(57)【要約】【課題】生体内の任意の部位における生体組織の運動情報や血流動態の情報の定量化を簡便に行うことにより、臨床診断に有効な超音波診断装置、超音波画像表示装置および超音波画像表示方法を提供する。【解決手段】超音波送受信手段によって順次生成される複数の２次元画像データに対して、この２次元画像を表示する第１の画像表示領域５１と、この画像上に線状の関心領域６４を設定する手段と、この関心領域６４から特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として時系列的にを表示する第２の画像表示領域５２と、この任意Ｍモード画像上に水平バー６１および時間バー６２を設定する手段と、この水平バー６１および時間バー６２の位置における特徴量を第１のプロファイル表示領域５３および第２のプロファイル表示領域５４に表示する手段を備える。【選択図】　図４
2004073287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の送受波を行う超音波振動子を備えた超音波プローブと、この振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって得られる受信信号から特徴量画像データを生成する手段と、
この特徴量画像データを複数枚記憶する画像記憶手段と、
この画像記憶手段に記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、
この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
この関心領域に基づいて前記画像記憶手段において記憶されている前記複数枚の特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示する第２の表示手段と、
前記任意Ｍモード画像の任意の位置に操作者により設定されたカーソル上での超音波特徴量の変化曲線を表示する第３の表示手段とを
有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記カーソル線は直交線から構成され、前記第３の表示手段は、この直交線の水平線上での超音波特徴量の変化曲線と、前記直交線の垂直線上での超音波特徴量の変化曲線のうち、少なくとも一方を表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記第３の表示手段は、前記直交線の水平線上における超音波特徴量を時間プロファイルとして前記任意Ｍモード画像の下側もしくは上側に配置し、垂直線上における超音波特徴量を空間的プロファイルとして前記Ｍモード画像の右側もしくは左側に配置して表示することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記第１の表示手段は超音波画像上に設定される関心領域を表示し、さらに第２の表示手段において設定される直交線の水平線位置に対応する位置を前記関心領域と識別して表示することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記第１の表示手段および前記第２の表示手段は、前記第１の表示手段によって表示される超音波画像と、前記第２の表示手段の直交線の垂直線位置の時相が連動して一致するように表示することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記第２の表示手段は、超音波画像上に設定される関心領域の長さが時間的に変化する場合、この関心領域長に対応するＭモード表示軸の長さを一定に制御して表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】
超音波振動子を内蔵した超音波プローブと、
この振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって得られる受信信号から特徴量画像データを生成する手段と、
この特徴量画像データを複数枚記憶する画像記憶手段と、
この画像記憶手段に記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、
この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
この関心領域に基づいて前記画像記憶手段において記憶されている前記複数枚の特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示する第２の表示手段と、
前記任意Ｍモード画像において指定された特定部位の位置を時系列的に追跡する特定部位追跡手段と、
前記特定部位追跡手段によって得られる追跡線に沿って超音波特徴量の変化曲線を表示する第３の表示手段とを
有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
前記特定部位追跡手段は前記特定部位における運動速度情報に基づいて特定部位を追跡することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記第２の表示手段は前記追跡手段によって得られる追跡線を任意Ｍモード画像上に表示することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記第１の表示手段は、前記特定部位に対応する関心領域上の位置をこの関心領域と識別して表示することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
カーソル設定手段を備え、前記第３の表示手段は任意Ｍモード画像上の特定部位に設定された垂直方向のカーソル上での特徴量の空間変化曲線と前記追跡線上での特徴量の時間変化曲線との少なくともいずれかを表示することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記特定部位追跡手段は、前記特徴量画像データから得られる生体組織の運動速度情報に対して、前記関心領域設定手段によって設定される関心領域の方向と超音波送受信方向を考慮して角度補正を行い、この補正された所定の運動方向への速度成分に基づいて特定部位の追跡線を求めることを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記第３の表示手段は変化曲線の表示サイズを、対応する任意Ｍモード画像の表示サイズにほぼ一致させることを特徴とする請求項１または７記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記第３の表示手段は、第２の表示手段において表示される任意Ｍモード画像上のカーソル線の位置に対応する変化曲線上の所定の位置にマーカを付加して表示することを特徴とする請求項１または７記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
入力手段をさらに備え、前記特徴量画像データ生成手段において生成される画像データの特徴量は前記入力部によって選択されることを特徴とする請求項１または７記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
入力手段をさらに備え、前記第３の表示手段において変化曲線として表示される特徴量は前記入力手段によって選択されることを特徴とする請求項１または７記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
生体信号計測手段とこの生体信号の波形を表示する第４の表示手段をさらに備え、前記第４の表示手段は、前記生体信号波形の時間軸の表示サイズを前記任意Ｍモードの時間軸のサイズにほぼ一致させて表示することを特徴とする請求項１または７記載の超音波診断装置。
【請求項１８】
特徴量平均化手段をさらに備え、この特徴量平均化手段は前記超音波画像上に設定された線状の関心領域における所定の部位に対して、この関心領域と直交方向に隣接する複数の特徴量を求め、その平均値を算出して当該部位の任意Ｍモード画像データを生成することを特徴とする請求項１または７記載の超音波診断装置。
【請求項１９】
超音波診断装置によって生成され、複数枚の時系列的な特徴量画像データが記憶されている画像記憶手段と、
この画像記憶手段に記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、
この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
この関心領域に基づいて前記画像記憶手段において記憶されている前記複数枚の特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示する第２の表示手段と、
前記任意Ｍモード画像の任意の位置に操作者により設定されたカーソル上での超音波特徴量の変化曲線を表示する第３の表示手段とを
有することを特徴とする超音波画像表示装置。
【請求項２０】
超音波診断装置によって生成され、複数枚の時系列的な特徴量画像データが記憶されている画像記憶手段と、
この画像記憶手段に記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、
この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定する関心領域設定手段と、
この関心領域に基づいて前記画像記憶手段において記憶されている前記複数枚の特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示する第２の表示手段と、
前記任意Ｍモード画像において指定された特定部位の位置を時系列的に追跡する手段と、
前記追跡手段によって得られる追跡線に沿って超音波特徴量の変化曲線を表示する第３の表示手段を有することを特徴とする超音波画像表示装置。
【請求項２１】
超音波診断装置によって生成され、複数枚の時系列的な特徴量画像データを記憶するステップと、
このステップにより記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示するステップと、
このステップによって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定するステップと、
前記特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示するステップと、
前記任意Ｍモード画像の任意の位置に操作者により設定されたカーソル上での超音波特徴量の変化曲線を表示するステップとを
有することを特徴とする超音波画像表示方法。
【請求項２２】
超音波診断装置によって生成され、複数枚の時系列的な特徴量画像データを記憶するステップと、
このステップにより記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示するステップと、
このステップによって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定するステップと、
前記特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示するステップと、
前記任意Ｍモード画像において指定された特定部位の位置を時系列的に追跡するステップと、
このステップによって得られる追跡線に沿って超音波特徴量の変化曲線を表示するステップとを
有することを特徴とする超音波画像表示方法。
【請求項２３】
超音波診断装置によって生成された、複数枚の時系列的な特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、
この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に設定された関心領域に基づいて前記特徴量画像データからその特徴量を読み出し、第１軸が位置、この軸に直交する第２軸が時間に対応する画像として表示する第２の表示手段と、
前記画像の任意の位置に操作者により設定されるカーソル上での超音波特徴量を、第３軸が特徴量の値、この軸に直交する第４軸を時間に対応させて表示する第３の表示手段とを
有することを特徴とする超音波画像表示装置。
【請求項２４】
被検体を超音波で走査して得られる受信信号を入手する手段と、
前記受信信号に基づいて時系列的な複数時相分の少なくとも１種類以上の特徴量画像を生成する手段と、
少なくとも１種類以上の特徴量の情報を含む特徴量画像を表示する手段と、
複数時相分の前記特徴量を用いて少なくとも１つの関心領域における任意Ｍモード表示を行う超音波診断装置及び超音波画像表示装置において、
前記任意Ｍモード表示中の任意の位置に直交線を設定し、この直交線の水平線上での特徴量の変化曲線と、前記直交線の垂直線上での特徴量の変化曲線とを同時に表示することを特徴とする超音波診断装置及び超音波画像表示装置。
【請求項２５】
被検体を超音波で走査して得られる受信信号を入手する手段と、
前記受信信号に基づいて時系列的な複数時相分の少なくとも１種類以上の特徴量画像を生成する手段と、
少なくとも１種類以上の特徴量の情報を含む特徴量画像を表示する手段と、
複数時相分の前記特徴量を用いて少なくとも１つの関心領域における任意Ｍモード表示を行う手段を備えた超音波診断装置及び超音波画像表示装置において、
前記特徴量画像を生成する手段が速度を演算するステップを含み、前記速度に基づいて前記任意Ｍモード表示中の少なくとも１つの特定部位の位置を時間方向へ追跡し、前記特定部位が移動する追跡線を前記任意Ｍモード表示中に設定して前記追跡線上での特徴量の時間変化曲線を表示し、さらに、任意Ｍモードを得るための関心領域を前記特徴量画像中に表示すると共に、前記特定部位の位置に対応する関心領域上の位置を前記関心領域の表示と識別して表示することを特徴とする超音波診断装置及び超音波画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【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、生体組織の運動情報や血流情報などを解析する機能を有する超音波診断装置、超音波画像表示装置および超音波画像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射信号を超音波振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。
【０００３】
この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、心臓などの臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。
【０００４】
とくに心臓などの組織における超音波診断では、その機能を客観的かつ定量的に評価することが極めて重要とされており、その検査項目として、心臓組織の運動機能、血流の速度や乱れ、心腔内の面積や容積などの計測がある。
【０００５】
例えば所定方向に超音波の送受信を繰り返して行い、このとき得られる組織からの反射信号から反射部位の位置の時間的変化を観測するＭモード法は、心臓の弁や壁などの動きを定量化する手法として古くから行われている検査方法である。
【０００６】
従来、Ｍモード法は反射信号の強度によって決定される表示画面上の輝度の軌跡に基づいて行われてきたが、近年は組織ドプラ法の開発に伴い、心臓の弁や壁などの臓器からの反射強度のみならず、その部位の移動速度の時間的変化などについての観測も可能となった。さらに特開平９−２０１３６１号公報に記載されているように、上記Ｍモード法によって得られる特性部位の位置情報とその部位の移動速度情報とから、臓器の移動の軌跡をより正確に追跡することが可能となり、心臓機能の定量化精度が向上した。
【０００７】
一方、超音波の送受信方向の生体組織についての時間的変化を表示する従来のＭモード法に対して、２次元画像上に任意に設定された線分（関心領域）に沿って、その部位における組織移動速度などの生体情報を抽出し、この生体情報の時間的変化を従来のＭモードと同様な表示法によって表示する新しいＭモード法が特開平０６−２８５０６５号公報、特開平１０−７１１４７号公報などにおいて提案されている。なお、本明細書ではこの新しいＭモード法を「任意Ｍモード法」と呼ぶ。この方法によれば心臓壁や血管壁などに線状の関心領域を設定することによって壁運動の評価が容易に行うことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、任意Ｍモード法に関する上記提案においては、任意Ｍモード画像の生成方法やその表示方法についてのみ述べられており、任意Ｍモード画像データに関する簡便でしかも直感的な定量化手法については触れられていない。このため所定の部位における移動速度などの特徴量の定量的評価が不可能であった。さらに任意Ｍモード画像上の時相や、空間的位置と同じ表示面上に表示される２次元画像との対応づけが考慮されていなかったため、定量化しようとする部位の２次元画像上での位置確認が不可能であった。
【０００９】
本発明の目的は、従来の任意Ｍモード表示法における上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は生体内の任意の部位における生体組織の運動情報や血流動態の情報の定量化を簡便に行うことができ、臨床診断に有効な超音波診断装置、超音波画像表示装置および超音波画像表示方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置では、超音波の送受波を行う超音波振動子を備えた超音波プローブと、この振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信手段と、この超音波送受信手段によって得られる受信信号から特徴量画像データを生成する手段と、この特徴量画像データを複数枚記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定する関心領域設定手段と、この関心領域に基づいて前記画像記憶手段において記憶されている前記複数枚の特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示する第２の表示手段と、前記任意Ｍモード画像の任意の位置に操作者により設定されたカーソル上での超音波特徴量の変化曲線を表示する第３の表示手段とを有することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７に係る本発明の超音波診断装置では、超音波振動子を内蔵した超音波プローブと、この振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信手段と、この超音波送受信手段によって得られる受信信号から特徴量画像データを生成する手段と、この特徴量画像データを複数枚記憶する画像記憶手段と、この画像記憶手段に記憶される複数枚の特徴量画像データの中から所望の画像データを超音波画像として表示する第１の表示手段と、この第１の表示手段によって表示される超音波画像上の任意の位置に関心領域を設定する関心領域設定手段と、この関心領域に基づいて前記画像記憶手段において記憶されている前記複数枚の特徴量画像データからその特徴量を読み出し、任意Ｍモード画像として表示する第２の表示手段と、前記任意Ｍモード画像において指定された特定部位の位置を時系列的に追跡する特定部位追跡手段と、前記特定部位追跡手段によって得られる追跡線に沿って超音波特徴量の変化曲線を表示する第３の表示手段とを有することを特徴としている。
【００１２】
したがって本発明によれば、生体内の任意の部位における生体組織の運動情報や血流動態などの情報の定量化を簡便に行うことができ、しかも定量化している組織の位置の確認が２次元画像上で容易に可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
任意Ｍモード画像として表示される特徴量としては、例えば組織ドプラ法によって得られる心筋などの組織移動速度や、この速度情報から求められる組織の変位や歪み（特開２００１−７０２２７号公報参照）あるいは歪み率や加速度などがあり、またカラードプラ法によって得られる血流速度や、心腔内のＭモード画像から得られる情報にオイラーの式を適用して推定される圧較差や圧の情報を表示することも可能である。
【００１４】
以下では心臓を対象としたＢモード法と組織ドプラ法によって得られる２次元画像（すなわちＢモード画像と組織ドプラ画像が合成されたもの）に対して、本発明を適用した超音波診断装置および超音波画像表示装置の第１の実施の形態につき図１〜図６を用いて説明する。但し、図１は本実施の形態における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１５】
この超音波診断装置及び超音波画像表示装置は、被検体表面に接触させて超音波の送受信を行う超音波プローブ１と、超音波を発生するための駆動信号を生成する超音波送信部２と、被検体内からの超音波反射信号を受信する超音波受信部３と、この受信信号に対してＢモード画像用の信号処理を行うＢモード処理部４と、カラードプラ画像あるいは組織ドップラ画像用の信号処理を行うドプラモード処理部５を備えている。
【００１６】
さらに超音波診断装置及び超音波画像表示装置は、Ｂモード画像あるいはドップラモード画像から任意Ｍモード画像と、この任意Ｍモード画像上にて指定された部位における速度情報の空間プロファイルおよび時間プロファイルを表示する画像処理部６と、生体信号計測部７と、これら各ユニットを統括して制御するシステム制御部８と、表示部１０および入力部９を備えている。
【００１７】
超音波プローブ１は被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受信を行うものであり、１次元に配列された複数個の微小超音波振動子をその先端部分に有している。この超音波振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、また受信時には超音波信号を電気信号に変換する機能を有している。超音波画像の解像度や感度に大きな影響を与える超音波周波数はこの超音波振動子の厚みによってほぼ決定される。この超音波プローブ１は小型、軽量に構成されており、ケーブルによって後述する超音波送信部２および超音波受信部３に接続されている。この超音波プローブ１にはセクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等の中から診断部位に応じて任意に選択されるが、以下ではセクタ走査用の超音波プローブ１を用いた場合について述べる。
【００１８】
超音波送信部２はレートパルス発生器１１と、送信遅延回路１２と、パルサ１３を備えている。レートパルス発生器１１は被検体の内部に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを放射する。送信遅延回路１２は送信時における超音波ビームの収束距離や偏向角度を決定するための遅延回路であり、複数個の超音波振動子を駆動するタイミングを決定する。パルサ１３は超音波振動子を駆動するための高圧パルスを生成する駆動回路である。
【００１９】
レートパルス発生器１１は被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。送信遅延回路１２は送信に使用される超音波振動子と同数の複数の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と所定の方向に超音波を送信するための遅延時間をレートパルスに与え、パルサ１３に供給する。
【００２０】
パルサ１３は送信遅延回路１２同様、送信に使用される超音波振動子と同数の複数の独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ１に内蔵された超音波振動子を駆動し、超音波を放射するための駆動パルスを形成する。
【００２１】
超音波受信部３はプリアンプ１４と、受信遅延回路１５と、加算器１６とを備えている。プリアンプ１４は超音波振動子によって電気信号に変換された微小信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保する。受信遅延回路１５は、細い受信ビーム幅を得るため所定の深さからの超音波を収束するための収束用遅延時間と、超音波ビームを所定の方向に順次偏向し被検体内を走査するための遅延時間をプリアンプ１４の出力に与えた後加算器１６に送り、この加算器１６において超音波振動子からの複数の受信信号は加算され１つに纏められる。
【００２２】
Ｂモード処理部４は対数変換器１７と包絡線検波器１８とＡ／Ｄ変換器１９とを備えている。Ｂモード処理部４の入力信号は対数変換器１７で受信信号の振幅を対数変換し、弱い信号を相対的に強調する働きをしている。一般に被検体内からの受信信号は８０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを２０〜３０ｄＢ程度のダイナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示するためには弱い信号を強調する振幅圧縮が必要となる。包絡線検波器１８は対数変換された受信信号に対して包絡線検波を行い、超音波周波数成分を除去し、その振幅のみを検出する。Ａ／Ｄ変器１９はこの包絡線検波器１８の出力信号をＡ／Ｄ変換しＢモード信号を形成する。
【００２３】
ドプラモード処理部５は基準信号発生器２０と、π／２移相器２１と、ミキサ２２と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２３と、Ａ／Ｄ変換器２４と、ドプラ信号記憶回路２５と、ＦＦＴ分析器２６と、演算器２７とを備えている。このドプラモード処理部５では主に直交位相検波とＦＦＴ分析が行われる。
【００２４】
すなわち、ドプラモード処理部５の入力信号はミキサ２２−１、２２−２の第１の入力端子に入力される。一方、この入力信号の周波数とほぼ等しい周波数をもった基準信号発生器２０の出力はミキサ２２−１の第２の入力端子に直接送られ、π／２移相器２１を介して９０度位相がシフトした出力はミキサ２２−２の第２の入力端子に送られる。ミキサ２２−１，２２−２の出力は、ローパスフィルタ２３−１，２３−２に送られ、ドプラモード処理部５の入力信号の周波数と基準信号発生器２０からの信号周波数との和の成分が除去され、差の成分のみが抽出される。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２４はＬＰＦ２３−１、２３−２の出力すなわち直交位相検波出力をデジタル信号に変換し、ＦＦＴ分析器２６はデジタル化された直交成分を一旦ドプラ信号記憶回路２５に保存した後ＦＦＴ分析を行う。一方、演算器２７はＦＦＴ分析器２６によって得られるスペクトルの中心や広がりなどの計算を行う。
【００２６】
画像処理部６は画像記憶回路２８と、画像プロセッサ２９と、表示用画像メモリ３０を備えている。
【００２７】
画像記憶回路２８は所定期間において得られる複数枚のＢモード画像データおよびドプラモード画像データから構成される２次元画像の保存を行う。
【００２８】
画像プロセッサ２９は画像記憶回路２８に保存された画像データの中から所定の２次元画像データを選択し、この画像に対して関心領域の設定を行う。次にこの画像記憶回路２８の複数枚の２次元画像データからこの領域における速度データを順次抽出し、任意Ｍモード画像データとして表示用画像メモリ３０に保存する。さらに、画像プロセッサ２９はこの任意Ｍモード画像データの所定の部位における速度情報の空間プロファイルと時間プロファイルを求めて表示用画像メモリ３０に保存する。
【００２９】
表示用画像メモリ３０は表示部１０に表示される画像および計測値などの文字や数字を一旦記憶する。また入力部９からの指示に基づくカーソルデータも同時に記憶する。なおリアルタイムで得られるＢモード画像やドプラモード画像は画像記憶回路２８を介して直接表示用画像メモリ３０に一旦保存される。
【００３０】
システム制御部８は操作パネル２１からの信号に基づいて超音波送信部２、超音波受信部３、Ｂモード処理部４、ドプラモード処理部５、画像処理部６などの各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行う。とくに画像処理部６に対しては入力部９からのコマンドを画像プロセッサ２９に送る。
【００３１】
入力部９は操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス等を備え、装置操作者が患者情報や装置の撮影条件を入力するために用いられる。とくに任意Ｍモード画像の表示コマンドや関心領域の設定、あるいは時間・空間プロファイルの位置指定などを行う。
【００３２】
表示部１０は表示回路３１とモニタ３２を備えており、画像プロセッサ２９により表示用画像メモリ３０保存されるＢモード画像やドプラモード画像、さらには任意Ｍモード画像とこれに付随する時間・空間プロファイルなどが表示回路３１においてＤ／Ａ変換された後テレビフォーマットに変換されモニタ３２にて表示される。
【００３３】
生体信号計測部７は被検体の体表に装着させてＥＣＧ信号を検出するセンサ機能と、このセンサ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、時系列的な２次元画像と同時に得られるＥＣＧ信号は、これら複数枚の２次元画像データに付随して画像記憶回路２８に保存され、任意Ｍモード表示時に時間プロファイルと対応させて表示部１０にて表示される。
【００３４】
次に、図１および図２を用いて本発明の第１の実施の形態における２次元画像データの収集手順を説明する。但し、図２は２次元画像データの収集手順を示すフローチャートである。
【００３５】
画像データの収集に先だって操作者は入力部９にて装置の撮影条件とともに、任意Ｍモード画像における特徴量や２次元画像を収集する期間（すなわち任意Ｍモード画像の時相）の設定を行い、これらの設定値はシステム制御部８の図示しないメモリに送られ保存される（ステップＳ１）。本実施の形態での特徴量は既に述べたようにドプラモードによって収集可能な組織の移動速度が設定される。また時相はｔ＝ｔ１〜ｔＭまでのＭ枚の２次元画像に対応させる。これらの設定が終了すると装置は２次元画像の撮影モードに自動的に切り替わる。
【００３６】
操作者は超音波プローブ１の先端（超音波送受信面）を被検体の体表面上の最適な位置に固定し、時相ｔ１における２次元画像データ収集のための走査を開始する（ステップＳ２）。実際には操作者は以下と同様な手順により２次元画像データを予め観察しながら上記の最適位置を決定する。超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１はシステム制御部８からの制御信号に同期し、被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期を決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。
【００３７】
送信遅延回路１２は送信に使用される超音波振動子とほぼ同数の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための遅延時間と、所定の方向（θ１）に超音波を送信するための遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する（ステップＳ３）。
【００３８】
パルサ１３は送信遅延回路１２と同様にして、送信に使用される超音波振動子とほぼ同数の独立な駆動回路を有しており、レートパルスの駆動によって発生する超音波振動子駆動パルスによって、超音波プローブ１に内蔵されている超音波振動子を駆動し、被検体内に超音波パルスを放射する。
【００３９】
被検体内に放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体内の臓器間の境界面あるいは組織にて反射する。またこの超音波が心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射する場合は、その超音波周波数はドプラ偏移を受ける。
【００４０】
被検体組織にて反射した超音波は送信時と同じ超音波振動子によって受信されて電気信号に変換される。この受信信号は受信に使用される超音波振動子とほぼ同数の独立なプリアンプ１４にて増幅され、受信に使用される超音波振動子と同数の受信遅延回路１５に送られる。
【００４１】
受信遅延回路１５は、受信において細いビーム幅を得るために所定の深さからの超音波を収束するための遅延時間と、超音波ビームに対して所定の方向（θ１）に強い受信指向性をもたせて受信するための遅延時間を受信信号に与えた後、加算器１６に送る。加算器１６はプリアンプ１４、受信遅延回路１５を介して入力される複数の受信信号を加算合成し、１つの受信信号に纏めた後、Ｂモード処理部４とドプラモード処理部５に送られる。
【００４２】
次に、Ｂモード画像を収集する場合には、加算器１６の出力はＢモード処理部４に送られ、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされた後、画像記憶回路２８を介してＢモード画像データとして表示用画像メモリ３０に保存される（ステップ（ステップＳ４）。
【００４３】
一方、ドプラモード処理部５において超音波受信信号のドプラ偏移を求めるために、システム制御部８は同一方向（θ１）に連続的に複数回超音波の送受信を行い、このとき得られる受信信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ−Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。
【００４４】
ドプラモード処理部５は加算器１６の出力に対してミキサ２２およびＬＰＦ（低域通過フィルタ）２３を用いて直交位相検波して複素信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器２４にてデジタル信号に変換した後、ドプラ信号記憶回路２５に保存する。同一送受信方向（θ１）にて複数回の走査によって得られる受信信号について同様な処理を行い、ドプラ信号記憶回路２５に保存した複数の受信信号データに対して、ＦＦＴ分析器２６は周波数スペクトルを求める。
【００４５】
さらに演算器２７はＦＦＴ分析器２６から出力される周波数スペクトルに対して、その中心（組織や血流の平均速度）を算出し、システム制御部８はその演算結果をドプラモード画像データとしてＢモード画像データとともに表示用画像メモリ３０に保存する（ステップＳ５）。このとき、表示用画像メモリ３０においてＢモード画像データとドプラモード画像データは合成されて保存される（ステップＳ６）。
【００４６】
ＦＦＴ分析器２６において求まるドプラ信号の周波数スペクトラムには心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分と血流の流れによって生ずる血流ドプラ成分とがあり、前者は後者より低周波成分で構成されている。従って、本実施の形態のように任意Ｍモード画像における特徴量を組織速度とする場合には、フィルタリングなどの手段により血流ドプラ成分を除去した後に組織ドプラ成分の中心を求める。
【００４７】
なお、超音波受信信号のドプラ成分の算出において、上記のようなＦＦＴ分析を用いる方法の代わりにＭＴＩフィルタおよび自己相関関数を使用してドプラ成分スペクトルの中心（すなわち平均速度）やパワーあるいは分散値を求めてもよい。
【００４８】
次に、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθ１＋（Ｎ−１）Δθまで変更してＮ方向の走査によって上記と同様な手順で超音波の送受信を行い、被検体内をリアルタイム走査する。このとき、システム制御部８は、その制御信号によって送信遅延回路１２および受信遅延回路１５の遅延時間を上記超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、Ｂモード画像データとドプラモード画像データの各々を収集する（ステップＳ４〜Ｓ７）。
【００４９】
システム制御部８は、ステップＳ４およびステップＳ５において得られるＢモード画像データとドプラモード画像データを合成し、２次元画像データとして表示用画像メモリ３０に順次保存し、θ１＋（Ｎ−１）Δθ方向の走査が終了した時点で生成される１枚分の２次元画像データは、表示回路３１を介してモニタ３２にて表示する。さらにこの２次元画像データは画像記憶回路２８において保存される（ステップＳ８）。
【００５０】
続いて、ｔ＝ｔ２〜ｔＭの各時相においても上記と全く同様な手順によってＢモード画像とドプラモード画像から構成される２次元画像を収集し（ステップＳ３〜Ｓ９）、これらは表示用画像メモリ３０や表示回路３１を介してモニタ３２にてリアルタイム表示される。さらに、これらの画像データは画像記憶回路２８において順次保存され、Ｍ枚の２次元画像データの保存が完了した時点で２次元画像データの収集を終える（ステップＳ１０）。
【００５１】
次に、ステップＳ８において画像記憶回路２８に保存された１心拍分に相当するのＭ枚の２次元画像を用い、任意Ｍモード画像とこの任意Ｍモード画像上の所定の部位における速度情報の空間プロファイルおよび時間プロファイルの表示手順について図１および図３を用いて説明する。ただし図３は表示手順を示すフローチャートを示す。
【００５２】
操作者は操作卓より任意Ｍモード表示およびクロスプロファイル表示の選択ボタンを押すことによって、このコマンド信号はシステム制御部８を介して画像プロセッサ２９に送られ、この画像プロセッサ２９は図４に示すような表示画面を表示部１０に表示する（ステップＳ２１）。
【００５３】
図４は本実施の形態における任意Ｍモード画像とこの画像から得られる特徴量の表示方法について示したものであり、モニタ３２の表示画面の左端には組織ドプラ画像とＢモード画像の合成された２次元画像が表示される第１の画像表示領域５１が設定され、表示画面の中央部には第１の画像表示領域５１の２次元画像上において、操作者によって設定された直線または曲線状の関心領域における、組織の速度情報の時間的変化（すなわち任意Ｍモード画像）が輝度（明度）あるいはカラーによって表示される第２の画像表示領域５２が設定される。
【００５４】
但しこの第２の画像表示領域５２には任意Ｍモード画像の時間軸方向に設定される曲線の各位置に対応する水平バー６１と、この水平バー６１に直交し、任意Ｍモード画像の時相を示す時間バー６２を備えている。また第２の画像表示領域５２の右側には任意Ｍモード画像上の時間バー６２に対応した空間プロファイルが表示される第１のプロファイル表示領域５３が、また第２の画像表示領域５２の下端には任意Ｍモード画像上の水平バー６１の位置に対応した時間プロファイルが表示される第２のプロファイル表示領域５４が設定されている。このような任意Ｍモード表示によるプロファイル解析を本明細書ではクロスプロファイル（ｃｒｏｓｓ−ｐｒｏｆｉｌｅ）と呼ぶ。
【００５５】
このクロスプロファイルでは、作成された任意Ｍモード画像に表示された特徴量についてのプロファイル表示を行う。なお超音波診断装置において複数の特徴量の収集は可能な場合には、任意Ｍモード用のＭ枚の画像を収集する前段階において、特徴量の種類が操作者によって選定されることは既に述べたが、この実施の形態で第１の画像表示領域５１に表示される２次元画像にはＢモード画像の強度（輝度）と組織ドプラ画像の組織速度の２つの特徴量が含まれている。
【００５６】
したがって、任意Ｍモードの表示を開始する前に操作者はクロスプロファイルにて定量的な評価を行う特徴量の最終選定を行い、画像プロセッサ２９はこの選定コマンドに従って任意Ｍモード画像を生成し、さらにクロスプロファイルにおいてその特徴量についての時間プロファイルおよび空間プロファイルの表示を行う。
【００５７】
なお、クロスプロファイルでは上記の組織速度情報の如くＢモード情報以外の特徴量を定量化の対象とする場合が多いため、これらの特徴量を任意Ｍモード画像の輝度あるいはカラーによって表示するモードを初期設定することが望ましい。但し、コントラスト剤を投入した場合の心筋解析などの場合には、Ｂモード画像の強度を定量化の対象として選定するのが望ましい。
【００５８】
まず、操作者は画像記憶回路２８に保存されている画像データの中から適当な２次元画像データを選択し、第１の画像表示領域５１に表示する。但し、通常は操作者によって任意Ｍモードのコマンド信号が入力部９より画像プロセッサ２９に入力された時点で、最初に収集した２次元画像データ（すなわち時相ｔ１の画像データ）が第１の画像表示領域５１において自動的に表示される（ステップＳ２２）。
【００５９】
操作者は入力部９のマウスを用い、図４の第１の画像表示領域５１に表示されている２次元画像上に表示されているマーカを移動させることによって、この２次元画像上の任意の位置に線状の関心領域を設定する。プロセッサ２９はこの関心領域の全長を計測し、さらにこの全長を所定間隔あるいは所定数で分割することによって任意Ｍモード情報（組織移動速度）の値が抽出される位置が決定される（ステップＳ２３）。
【００６０】
図５は第１の画像領域５１の２次元画像上に設定される関心領域６４と第２の画像表示領域５２に表示される任意Ｍモード画像の縦軸との関係を示したものであり、縦軸は関心領域６４の全長に対応づけられ、さらに関心領域６４の各位置（例えばａ点、ｂ点、ｃ点）も同じ比率で任意Ｍモード画像の縦軸に割り当てられる。
【００６１】
この関心領域６４が操作者によって設定されると、画像プロセッサ２９はこの関心領域６４の各点の座標を読み取り、次に、これらの各位置における組織の移動速度の値を画像記憶回路２８に保存されているＭ枚の組織ドプラ画像データから読み出し、第２の画像表示領域５２において時系列的に順次表示する。例えばステップＳ８の画像データ収集時に１心拍分としてＭ枚の２次元画像データを収集し、画像記憶回路２８に保存する場合には、画像プロセッサ２９はそれぞれの２次元画像データにおいて、既に設定済みの関心領域６４の所定位置における速度情報を読み出し、画像データ収集時の順番に従って第２画像表示領域５２の時間軸方向に順次表示して１心拍分の任意Ｍモード画像を生成する（ステップＳ２４）。
【００６２】
次に、操作者は図４の第２の画像領域５２に表示され任意Ｍモード画像の任意の位置をマウスを用いてクリックすると、そのクリック位置に直交カーソル（十字線）６０が表示され（ステップＳ２５）、同時にクロスプロファイルが起動される（ステップＳ２６）。この直交カーソル６０の中央位置や水平バー（直交カーソル６０の水平ライン）６１あるいは時間バー（直交カーソル６０の垂直ライン）６２は操作者による設定が可能であり、操作者はマウスを用いてこの直交カーソル６０の中央位置をクリックし、任意の方向にドラッグするか、あるいは水平バー６１を垂直方向に、時間バー６２を水平方向に独立にドラッグすることによって所望の位置に移動する（ステップＳ２７）。
【００６３】
このようにして、画像プロセッサ２９は、任意Ｍモード画像上の時間バー６２の位置よって決定される時間（時相）における特徴量の空間プロファイルを、第１のプロファイル表示領域５３に表示する。この場合、空間プロファイルの縦方向の表示幅は任意Ｍモード表示の縦方向表示幅と一致させ、この空間プロファイル中には水平バー６１の位置を示す空間マーカ６５の表示や、この空間マーカ６５の位置情報（例えば上端からの距離［ｍｍ］やこの距離の関心領域長に対する比率［％］）さらには特徴量の数値情報（［ｍｍ／ｓｅｃ］等）も併せて表示する。また空間プロファイルの横軸は特徴量の大きさ（すなわち組織の速度）を示し、この特徴量の大きさを規格化することによって一定サイズの表示領域内に表示する。
【００６４】
同様にして、水平バー６１に対応する位置における特徴量の時間プロファイルが、第２のプロファイル表示領域５４に表示される。このプロファイルの横方向の表示幅は任意Ｍモード画像の横方向の表示幅と一致させ、時間プロファイル中には時間バー６２の位置を示す時間マーカ６６の表示や、この時間マーカ６６の時間情報（例えば時間プロファイルの左端を基準とした相対時間［ｓｅｃ］）、さらには特徴量の数値情報（［ｍｍ／ｓｅｃ］等）を表示する。この場合もプロファイルの縦軸は時間プロファイルとして表示される特徴量の大きさを示し、画像プロセッサ２９はこの特徴量の大きさを規格化して表示する。
【００６５】
操作者は入力部９のマウスを用いて、第２の画像領域５２の水平バー６１を垂直方向へ移動し、画像プロセッサ２９はこの水平バー６１の縦座標を読み取り、この縦座標に対応する２次元画像上の関心領域６４上の位置に直交位置マーカ６３を移動させる。すなわち、水平バー６１の動きに連動して直交位置マーカ６３は関心領域６４上を移動し、その位置が自動的に更新される。従って、第２のプロファイル表示領域５４に表示されている時間プロファイルの観測点の、２次元画像上での位置を容易に知ることが可能となる（ステップＳ２８）。
【００６６】
同様の手順により、操作者は２次元画像上に表示される直交位置マーカ６３をマウスを用いて移動させることにより、第２の画像表示領域５２の任意Ｍモード画像上に示されている水平バー６１の位置と、これに対応する第２のプロファイル表示領域５４に示されている時間プロファイルを更新することができる。
【００６７】
時間バー６２は画像記憶回路２８に順次保存されている複数枚（Ｍ枚）の２次元画像の時相と対応しており、第１の画像表示領域５１の２次元画像が静止画像の場合には、時間バー６２の位置と２次元画像の時相を連動させることにより、空間プロファイルにて表示されている特徴量に対応した２次元画像を自動的に選択して観測することが可能となる。
【００６８】
第１の画像表示領域５１の２次元画像を動画像として再生する場合は、この動画像上に設定される関心領域６４の位置の特徴量がＭ時相をもった任意Ｍモード画像として第２の画像表示領域５２に表示され、さらにこの任意Ｍモード画像上の時間バー６２は２次元画像の時相に対応して移動する。一方、第１のプロファイル表示領域５３においてはこの時間バー６２が移動した部分の空間プロファイルが順次表示される（ステップＳ２９）。
【００６９】
図６は第１の実施の形態によって得られる任意Ｍモード画像とクロスプロファイルの実例を示す。第１の画像領域５１に表示される２次元画像は心臓の短軸画像であり、境界線５７と境界線５８によって囲まれた心筋における運動速度を超音波プローブ１に近づく場合をパターン５５で、また遠ざかる場合をパターン５６によって表示される。この２次元画像上において関心領域６４と直交位置マーカ６３を心筋の後壁に設定した場合の任意Ｍモード画像と空間プロファイルおよび時間プロファイルが、それぞれ第２の画像表示領域５２、第１のプロファイル表示領域５３、第２のプロファイル表示領域５４に表示される。さらに、それぞれのプロファイルには空間マーカ６５の座標や時間マーカ６６の時相、あるいは特徴量の数値などが表示されるが図６では省略している。
【００７０】
次に、本実施の形態の第１の変形例につき図７および図８を用いて説明する。
【００７１】
上記の第１の実施の形態では、２次元画像上に線状の関心領域６４を１つ設定した場合について述べたが、この第１の変形例では関心領域６４を複数箇所に設定し、これらの関心領域６４から得られる特徴量に基づいて、複数の任意Ｍモード画像の表示を行う場合について述べる。なお、臨床的には正常部位と異常部位との比較を行う目的で複数の関心領域６４を設定する場合が多いため、以下では２つの関心領域を設定した場合について述べる。
【００７２】
操作者は関心領域の数や任意Ｍモードの表示方式（図７あるいは図８の表示方法）の選択などを入力部９にて行い、さらに、第１の画像表示領域５１に表示される２次元画像上に２つの関心領域６４−１，６４−２を設定する。この２つの関心領域６４−１，６４−２から得られる特徴量を任意Ｍモード画像およびクロスプロファイルとして表示する場合に、図７の表示方法では任意Ｍモード画像の表示領域５２−１、５２−２とクロスプロファイルの空間プロファイル表示領域５３−１，５３−２および時間プロファイル表示領域５４−１、５４−２をそれぞれの関心領域単位で独立に備え、これらを上段および下段に並べて配置する。すなわち、この場合には任意Ｍモード表示と時間プロファイルと空間プロファイルを１セットとして纏めて表示することを想定しており、この方法はフローティングウインドウを用い、セット単位でモニタ３２に拡大表示する場合に適している。
【００７３】
なおこの場合の上段および下段の任意Ｍモード画像におけるそれぞれの時間バー６２−１、６２−２は２次元画像の時相との対応づけを考慮し、連動（一方の時間バー６２を移動すれば他方は自動的に追随）することが望ましい。一方、水平バー６１−１，６１−２やこれに追随する空間マーカ６５−１，６５−１の上下方向の移動は独立に制御可能である。
【００７４】
この場合、２つの関心領域６４−１，６４−２と２つの任意Ｍモード画像および付随するクロスプロファイルとの対応づけを容易にするために、上段に表示する任意Ｍモード画像およびクロスプロファイルとこれに対応する第１の関心領域６４−１には例えば「ｕｐ」の文字を、同様にして下段に表示する任意Ｍモード画像およびクロスプロファイルとこれに対応する第２の関心領域６４−２には「ｄｏｗｎ」の文字を付加して表示する。なお、この識別方法は上記の方法に限定されるものではなく、例えば２つの関心領域６４−１，６４−２を示す線分やＭモード画像およびクロスプロファイルの外枠の色を対応させて識別してもよい。
【００７５】
これに対して図８の表示方法では、第２のプロファイル表示領域５４を１つだけ備え、第１の関心領域６４−１に対応する時間プロファイルと第２の関心領域６４−２に対応する時間プロファイルのうちの何れかを選択し、第２のプロファイル表示領域５４に表示する。この表示方法によれば、任意Ｍモード画像とクロスプロファイルがより大きく表示することが可能となるため観測が容易となる。
【００７６】
但し、この場合には、第２のプロファイル表示領域５４に表示されている時間プロファイルがいずれの関心領域のものであるかを明確にするための識別が必要となる。例えば図８に示すように第１の関心領域６４−１に対応した時間プロファイルが表示されている場合は上段の任意Ｍモード画像の周囲を太枠で囲み、この画像上の水平バー６１の位置に対応した時間プロファイルが第２のプロファイル表示領域５４にて表示されていることを示す。
【００７７】
なお、図７の場合と同様にしてこの表示法においても、上段の任意Ｍモード画像上の時間バー６２−１と下段の任意Ｍモード画像上の時間バー６２−２の移動は連動させ、水平バー６１−１，６１−２の移動については独立した制御を可能とする。
【００７８】
次に本実施の形態の第２の変形例としてＲＯＩ追跡法への本発明の適用例について述べる。
【００７９】
心筋に関する任意Ｍモード表示を得る場合には、局所的な心筋の位置や大きさの時間的変動に追随して関心領域６４の位置や長さを時間的に変化させる場合がある。このような設定法はＲＯＩ追跡法と呼ばれ、この方法については特開平１０−１５１１２７号公報や特開平１０−７１１４７号公報に記載されているため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００８０】
このような関心領域６４の追跡を行った場合、関心領域６４の長さが時間的に変動し得るため、そのままの状態で第１の実施の形態と同様な方法で任意Ｍモード表示を行うと空間長（Ｍモード表示の縦幅）が不定な表示となる。
【００８１】
このような問題を回避するために、各時相における関心領域６４の長さを規格化し、表示長さに対して割り付けるようにする。このようにすれば空間方向は相対的な位置として扱うことが可能となり、ＲＯＩ追跡を伴う任意Ｍモード画像に対してもクロスプロファイルを適用することが可能となる。但し、この場合の時間プロファイルは関心領域６４の相対位置における特徴量の時間的変化を示し、空間プロファイルは関心領域６４の相対位置における特徴量の空間的変化を示す。第１実施例で述べた空間位置情報の［％］表示は、このような相対位置表示の場合に好適である。
【００８２】
以上述べてきた第１の実施の形態におけるクロスプロファイルは、任意Ｍモード画像の表示座標系に合わせた解析を行っており、とくに時間プロファイルは直線状の水平バー６１に対応した位置での特徴量の表示を行った。このようなプロファイルでは、操作者は得られた任意Ｍモード画像上で直交カーソル６０を所望の位置に移動させることによって、特徴量の定量的評価が可能となるため、任意Ｍモード画像の詳細像を理解する目的に対しては極めて有益なツールとなる。例えば関心領域６４を心筋の貫壁方向に設定した状態で組織速度の空間プロファイルを観測することによって心筋内速度分布が把握でき、臨床的にも有益な情報を提供し得る。
【００８３】
（第２の実施の形態）
しかしながら、心筋の貫壁方向へ関心領域６４を設定した場合の時間プロファイルにおいては、同一の局所組織の動きを追跡した方が、更に有効な診断情報を提供してくれる場合もある。本実施の形態では、任意Ｍモード画像に対する時間プロファイルの収集位置を直線的に設定するのではなく、特定の局所組織の動きを追跡して得られる追跡線上に解析位置を設定し、この解析位置において得られる特徴量の時間プロファイルについて述べる。なお追跡線の設定は、操作者が表示画面上のマウスカーソルを移動させ、要手的に行う方法もあるが、この方法は手間が掛かり、操作者に与える負担も少なくない。このため組織の動きを自動的に追跡して追跡線を得る方法が望ましい。
【００８４】
従来のＭモード画像における自動追跡の手段としては既に述べたように、Ｍモード走査によって得られる組織の特定部位の位置情報とその部位の移動速度情報とから、その特定部位が移動する軌跡がより正確に追跡できる、いわゆるＴＤＴ（ｔｉｓｓｕｅ−Ｄｏｐｐｌｅｒ−ｔｒａｃｋｉｎｇ）法が特開平９−２０１３６１号公報において記載されている。
【００８５】
以下では、このＴＤＴ法を任意Ｍモード法に適用してクロスプロファイルを行う第２の実施の形態につき図９〜図１１を用いて説明する。任意Ｍモード表示においてＴＤＴ法が有効に機能するためには、線状の関心領域６４が設定される方向とその関心領域６４上の特定部位の移動方向とが合致し、さらにその移動方向での速度成分が組織ドプラ法によって計測可能であることが必要である。
【００８６】
組織ドプラ法によって組織の移動速度を得る場合、周知のように超音波のビーム方向に平行な移動速度成分が計測される。図９（ａ）は心臓の短軸像における収縮・拡張運動に対して従来のＭモード法を適用した場合であり、心腔内のＸを中心にして矢印の方向に収縮および拡張を繰り返す心臓に対して、従来のＭモード法の関心領域６４は超音波プローブ１を起点として超音波送受信方向に設定される。このため上記の条件が成立するのは領域Ａ及び領域Ｂに限られ、従って、ＴＤＴ法の適用範囲が極めて狭いという制約があった。これに対して任意Ｍモード法の場合は、図９（ｂ）に示すように関心領域６４を心臓の短軸像の収縮中心Ｘを通過するように設定すれば、この心筋の収縮・拡張運動に対して、ＴＤＴ法を有効に適用することができる。但しこの場合も組織ドプラ法によって収縮中心方向への移動速度成分が求められることが必要であり、この場合、ドプラ角（運動方向と超音波ビーム方向のなす角）が９０度に近い領域（領域Ｃと領域Ｄ）においては、収縮・拡張方向の速度成分の検出は困難である。しかしながら、図９（ａ）の従来のＭモード法と比べれば適用部位は大幅に拡大する。
【００８７】
次に第２の実施の形態における任意Ｍモード画像および時間プロファイルの表示手順を図１０のフローチャートを用いて説明する。
【００８８】
操作者は入力部９よりＴＤＴ法を適用した任意Ｍモード表示およびクロスプロファイル表示の選択ボタンを押すことによって、このコマンド信号はシステム制御部８を介して画像プロセッサ２９に送られ、この画像プロセッサ２９は図４に示すような表示画面を表示部１０に表示する（ステップＳ３１）。
【００８９】
まず、操作者は画像記憶回路２８に保存されている画像データの中から適当な２次元画像データを選択し、第１の画像表示領域５１に表示する。但し通常は操作者によって任意Ｍモードのコマンド信号が入力部９より画像プロセッサ２９に入力された時点で、最初に収集した２次元画像データ（すなわち時相ｔ１の画像データ）が第１の画像表示領域５１において自動的に表示される（ステップＳ３２）。
【００９０】
操作者は入力部９のマウスを用い、図４の第１の画像表示領域５１に表示されている２次元画像（ａ）上に表示されている直交位置マーカ６３を移動させることによって、この２次元画像上の任意の位置に線状の関心領域６４を設定する。プロセッサ２９はこの関心領域６４の全長を計測し、さらにこの全長を所定分割することによって任意Ｍモード情報（組織移動速度）の値が抽出される位置が決定される（ステップＳ３３）。
【００９１】
この関心領域６４が操作者によって設定されると、画像プロセッサ２９はこの関心領域６４の各点の座標を読み取り、次にこれらの各位置における組織の移動速度の値を画像記憶回路２８に保存されているＭ枚の組織ドプラ画像データから読み出し、第２の画像表示領域５２において時系列的に順次表示する。例えばステップＳ８の画像データ収集時に１心拍分としてＭ枚の２次元画像データを収集し、画像記憶回路２８に保存する場合には、画像プロセッサ２９はそれぞれの２次元画像データにおいて、既に設定済みの関心領域６４の所定位置における速度情報を読み出し、画像データ収集時の順番に従って第２画像表示領域５２の時間軸方向に順次表示して１心拍分の任意Ｍモード画像を生成する（ステップＳ３４）。
【００９２】
次に、操作者は図４の第２の画像領域５２に表示され任意Ｍモード画像の任意の位置をマウスを用いてクリックすると、そのクリック位置に直交カーソル（十字線）６０が表示され（ステップＳ３５）、同時にクロスプロファイルが起動される（ステップＳ３６）。この直交カーソル６０の中央位置や水平バー（直交カーソル６０の水平ライン）６１あるいは時間バー（直交カーソル６０の垂直ライン）６２は操作者による設定が可能であり、マウスを用いてこの直交カーソル６０の中央位置をクリックし、任意の方向にドラッグするか、あるいは水平バー６１を垂直方向に時間バー６２を水平方向に独立にドラッグすることによって所望の位置に移動する。
【００９３】
操作者はこの直交カーソル６０の中心位置をマウスを用いて移動させ、追跡の起点となる時相と組織の部位を設定する（ステップＳ３７）。画像プロセッサ２９は設定された２次元画像を画像記憶回路２８から読み出し、第１の画像表示領域５１に表示すると共にこの画像上に表示された関心領域６４に設定された起点の位置を直交位置マーカ６３によって表示する。
【００９４】
２次元画像上に起点の位置が設定されたならば、操作者は追跡のコマンドを入力部９から入力し、このコマンドを受けた画像プロセッサ２９は起点位置の座標と移動速度の値を画像記憶回路２８の画像データから読み出し、これらのデータに基づいて単位時間（１時相分）後の起点の第１の移動点の座標を推定しＭモード画像上に追跡線として表示する。次に画像プロセッサ２９は次の時相の２次元画像を選択し、この画像上の上記第１の移動点における組織速度の値をこの画像データからを読み出す。さらにこの移動点とその組織速度から次の時相における第２の移動点の座標を推定し、Ｍモード画像上に表示する。
【００９５】
画像プロセッサ２９は、このような動作を繰り返し行うことによって最初に設定した起点の運動の軌跡が任意Ｍモード画像に重畳して表示され（ステップＳ３８）、またこの追跡線上における組織の移動速度が第２のプロファイル表示領域５４に時間プロファイルとして表示される（ステップＳ３９）。
【００９６】
図１１は本実施の形態によって得られる任意Ｍモード画像と時間プロファイルを示したものであり、２次元画像上の直交位置マーカ６３によって指定された部位における運動の追跡線がライン５９によって表示される。その他の表示の方法は図６と同様であるため詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態では、時間的変化の観察に重点が置かれており、空間プロファイルは必ずしも重要ではない。従って空間プロファイルを省略した表示方法であってもよい。
【００９７】
以上述べたように第２の実施の形態によれば、とくに心筋の貫壁方向へ関心領域６４を設定した場合の特定部位の動きを追跡することが可能となるため、同一部位における特徴量の時間プロファイルが容易求められ、従って特定部位における特徴量の定量化が正確に行うことが可能となる。
ところで、組織ドプラ法にて速度を得る場合には、超音波特有のスペックルノイズ等の影響で速度値が空間的に不安定となりやすいという問題がある。このため、速度を特徴量とした任意モード画像の表示も空間的に不安定になりやすく、その結果クロスプロファイルの速度精度の劣化を招く。
【００９８】
このスペックルノイズは空間的に変動して分布しているため、微小間隔離れた複数の空間において得られる速度を平均化することによって、安定した速度値が得られることが知られている。但し、任意Ｍモード画像から特定部位の速度値を推定する場合、空間分解能とのトレードオフがある。
【００９９】
そこで、効果的な空間平均を達成するために、任意Ｍモード画像を形成する時点で画像プロセッサ２９は、図１２に示すように設定した線状関心領域６４の法線方向に複数の領域（この図では３つの領域）を選択し、この複数の領域における速度値の重み付け平均から関心領域６４の組織速度を推定し、その結果をＭモード画像データとして第２の画像表示領域５２において表示する。
【０１００】
一方、この関心領域６４の空間方向（関心領域６４のライン方向）では平均化処理を行わないか、もしくは弱い平均化処理を行う。このような方法によれば空間方向での分解能を保ちつつ、安定した任意Ｍモード画像を得ることが可能となる。このため、クロスプロファイルにおいても正確な組織速度値が安定して得られ、解析結果の信頼性が向上する。
【０１０１】
具体的には、任意Ｍモード画像を生成する際、直線状の関心領域６４を心筋の貫壁方向へ設定し、これと直交する壁方向で平均化処理を行うことによって、心筋内速度分布を安定して評価することが可能となる。なお、速度を用いて得られる特徴量（例えば変位や歪み）や、速度以外の特徴量（例えばＢモード画像の輝度）を解析する場合においても、このような平均化処理は計測の安定性向上に有効である。
【０１０２】
本発明の構成は上述してきたような実施の形態およびその変形例にとどまらず、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形例が得られることは言うまでもない。
【０１０３】
例えば、図４では第１のプロファイル表示領域５３および第２のプロファイル表示領域５４と第２の画像表示領域５２を対応させる場合に、空間マーカ６５や時間マーカ６６がこの対応づけに有効なことは言うまでもないが、ズレがある場合、あるいはサイズが異なる場合であっても時間マーカ６６と時間バー６２、空間マーカ６５と水平バー６１を対応させることによってＭモード表示と直交プロファイルとを容易に関連づけることが容易となる。
【０１０４】
また、直交位置マーカ６３については、２次元画像中に設定した関心領域６４に対して、直交カーソル６０の水平バー６１の位置が表示できればどのような形状のマーカであってもよい。
【０１０５】
一方、各表示領域の配置についても本発明の概念の範囲内で様々な変形例が適用される。１例として図１３に示すように時間プロファイルの表示領域をＭモード画像表示領域の上部に配置してもよいし、空間プロファイルの表示領域５３をＭモード画像表示領域の左側に配置してもよい。
【０１０６】
更に、心臓を対象とする場合には、生体信号（例えばＥＣＧ波形（心電波形））と共に時間プロファイルを評価するのが重要となる。図１４は生体信号表示領域５０にＥＣＧ波形を時間プロファイルと一致させて表示した場合を示す。このＥＣＧ波形の表示例においても振幅の絶対値の最大値によって規格化し、その最大値が表示される。
【０１０７】
また、上記実施の形態での任意Ｍモード画像は２次元画像に基づいて構成される場合について述べてきたが、これに限定されるものではなく、例えば３次元画像データセットに対して線状の関心領域６４を設定し、任意Ｍモード画像の表示を行う場合についても本発明による手法を適用することが可能である。このときの一連の操作手順は超音波診断装置本体とは切り離し、ＰＣやワークステーションなどのコンピュータにより任意Ｍモード画像とクロスプロファイルの表示を行うことが可能である。
【０１０８】
一方、本発明における任意Ｍモード画像およびクロスプロファイルの生成手段は超音波診断装置による２次元画像生成手段と分離して構成することができる。すなわち、図１５に示すように入力部９と、画像処理部６と、表示部１０とを備える超音波画像表示装置３５として独立して構成することが可能である。この場合画像処理部６の画像記憶回路２８に保存される複数枚の超音波画像データは別途構成される超音波診断装置より、記憶媒体あるいは通信ケーブルを介して供給される。なおこの超音波画像表示装置におけるクロスプロファイルの表示手順は既に示した図３および図１０に示したフローチャートと同様であるためここでの説明は省略する。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によれば、生体内の任意の部位における生体組織の運動情報や血流動態などの情報の定量化を簡便に行うことができ、しかも定量化している組織の位置の確認が２次元画像上で容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における２次元画像データの収集手順を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における空間プロファイルおよび時間プロファイルの表示手順を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における表示方法を示す図。
【図５】本発明の第１の実施の形態における関心領域と任意Ｍモード画像の縦軸の関係を示した図。
【図６】本発明の第１の実施の形態によって得られる任意Ｍモード画像とクロスプロファイルの実例を示す図。
【図７】本発明の第１の実施の形態における変形例を示す図。
【図８】本発明の第１の実施の形態における変形例を示す図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における関心領域と組織運動方向の関係を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における第２の実施の形態における任意Ｍモード画像および時間プロファイルの表示手順を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態によって得られる任意Ｍモード画像と時間プロファイルを示した図。
【図１２】本発明の第１および第２の実施の形態におけるＭモードデータの安定化方法を示す図。
【図１３】本発明の第１および第２の実施の形態における他の表示方法を示す図。
【図１４】本発明の第１および第２の実施の形態におけるＥＣＧ波形を含めた表示法を示す。
【図１５】本発明の超音波画像表示装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１…超音波プローブ
２…超音波送信部
３…超音波受信部
４…Ｂモード処理部
５…ドプラモード処理部
６…画像処理部
７…生体信号計測部
８…システム制御部
９…入力部
１０…表示部
２８…画像記憶回路
２９…画像プロセッサ
３０…表示用画像メモリ
３１…表示回路
３２…モニタ
５１…第１の画像表示領域
５２…第２の画像表示領域
５３…第１のプロファイル表示領域
５４…第２のプロファイル表示領域
６１…水平バー
６２…時間バー
６３…直交位置マーカ
６４…関心領域
６５…空間マーカ
６６…時間マーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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