(57)【要約】【課題】運動を画像化する超音波診断装置において装置設計の自由度を高める。【解決手段】色付け処理部４２は、変位画像形成ブロック３４から、送受信フレームレートで出力される変位画像に対して、その時相に対応した色付け処理を行って加算器４４に出力する。色付け処理部４２において色付け処理された送受信フレームレートの変位画像は、加算器４４において最新フレームの変位画像に履歴用メモリ４６に記録されている変位履歴画像が加算される。このようにして、変位画像が経時的に合成された変位履歴画像は、送受信フレームレートの各時相ごとにフレームレート変換部２８に出力され、フレームレート変換部２８は、送受信フレームレートの変位履歴画像を表示フレームレートに変換する。【選択図】図１
2005253642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象組織を含む空間内に超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、
前記エコーデータから対象組織の超音波画像を形成する超音波画像形成部と、
前記超音波画像から、前記対象組織の輪郭を明瞭にした輪郭画像を形成する輪郭画像形成部と、
前記輪郭画像から、前記対象組織の運動を反映させた時系列順の複数の運動画像を形成する運動画像形成部と、
前記各運動画像に対して、そのデータ取得タイミングに応じた色付け処理を施して表示画像を形成する表示画像形成部と、
前記表示画像を表示する表示部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記表示画像形成部は、前記データ取得タイミングとそのデータ取得タイミングにおける色との対応関係を示した色情報に基づいて前記色付け処理を施す、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記表示画像形成部は、前記色付け処理が施された複数の運動画像の中から、表示フレームに対応する運動画像を抽出して表示画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記運動画像形成部は、前記運動画像として、所定時点における前記輪郭画像と所定時点よりも過去の時点における前記輪郭画像との相違を表した変位画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に対象組織の運動を画像化する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置において、対象組織の運動を画像化する手法が知られている。例えば、特許文献１に記載の超音波診断装置は、対象組織の二次元超音波画像から対象組織の輪郭を明瞭にした輪郭像を形成し、その輪郭像を各フレームごとにメモリに記憶させ、メモリに記録された過去の輪郭像と現時点の輪郭像から、これらの相違に応じた変位画像を形成し、その変位画像を経時的に順次合成した変位履歴画像を表示するものである。この超音波診断装置は、例えば、心筋の異常運動の診断に利用され、心室の拡張期と収縮期との間における心筋の運動状態を経時的に表示することができるため、心臓などの運動状態の診断において絶大な効果を発揮する。
【０００３】
この超音波診断装置は、その実用価値の高さゆえに関連する改良技術も存在する。例えば、上述のごとく形成された各フレームごとの変位画像に対して色付け処理を施して変位履歴画像を明瞭化する技術が知られている。この技術により、各フレームに対応する色付け処理が施された変位画像が複数フレーム合成され、その結果生成される変位履歴画像が、各高さごとに色付けされた地図の等高線のように表示される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０４５６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、色付け処理を施して変位履歴画像を明瞭化する従来の超音波診断装置では、画像表示用のフレームレートと画像データ取得用のフレームレートとを一致させていた。つまり、超音波を送受波して各時相ごとに形成される変位履歴画像のフレームレート（送受信フレームレート）と、実際に画面に表示される変位履歴画像のフレームレート（表示フレームレート）とを一致させる構成となっていた。通常、表示フレームレートは、超音波診断装置に利用されるディスプレイの仕様に依存して決定される。従って、送受信フレームレートを表示フレームレートに一致させる構成の場合、送受信フレームレートもディスプレイの仕様に依存して選択の幅が狭くなり、設計の自由度の面での問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、運動を画像化する超音波診断装置において、装置設計の自由度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、対象組織を含む空間内に超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、前記エコーデータから対象組織の超音波画像を形成する超音波画像形成部と、前記超音波画像から、前記対象組織の輪郭を明瞭にした輪郭画像を形成する輪郭画像形成部と、前記輪郭画像から、前記対象組織の運動を反映させた時系列順の複数の運動画像を形成する運動画像形成部と、前記各運動画像に対して、そのデータ取得タイミングに応じた色付け処理を施して表示画像を形成する表示画像形成部と、前記表示画像を表示する表示部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成において、データ取得タイミングとは、各運動画像に対応するエコーデータの取得タイミングであり、データ取得タイミングに応じた色付け処理とは、例えば、データ取得タイミングごとに決定される色による色付け処理である。この構成によれば、色付け処理が施された各運動画像から、例えば、フレームレート変換処理などにより、任意の表示フレームレートで表示画像を形成することができる。つまり、表示フレームレートと送受信フレームレートを必ずしも一致させる必要がなく、装置設計の自由度が高められる。
【０００９】
望ましくは、前記表示画像形成部は、前記データ取得タイミングとそのデータ取得タイミングにおける色との対応関係を示した色情報に基づいて前記色付け処理を施すことを特徴とする。また望ましくは、前記表示画像形成部は、前記色付け処理が施された複数の運動画像の中から、表示フレームに対応する運動画像を抽出して表示画像を形成することを特徴とする。望ましくは、前記運動画像形成部は、前記運動画像として、所定時点における前記輪郭画像と所定時点よりも過去の時点における前記輪郭画像との相違を表した変位画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、例えば、表示フレームレートと送受信フレームレートを必ずしも一致させる必要がなくなるなど、運動を画像化する超音波診断装置において装置設計の自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。送受信部１２は、対象組織である心臓左室を含む空間内にプローブ１０を介して超音波を送受波する。そして、心臓左室を含む二次元平面内におけるエコーデータを送受信フレームレートの各フレームごとに取得してエコーデータメモリ１４に記憶する。なお、対象組織は心臓に限定されないが、以下の説明では心臓を対象組織として説明する。座標変換部２６は、エコーデータメモリ１４に記録された各エコーデータの座標をプローブ基準の座標系から表示座標系に座標変換して、送受信フレームレートの各フレームごとにＢモード画像（超音波画像）を形成する。
【００１３】
二値化回路３０は、比較器などから構成され、所定しきい値に基づいて座標変換部２６から出力される様々な輝度値からなるＢモード画像を二値化処理し、左室内の心腔部に対応する輝度とその他の部位に対応する輝度との二つの輝度値からなる二値化画像を形成して変位画像形成ブロック３４に出力する。
【００１４】
変位画像形成ブロック３４は、二値化回路３０から出力される二値化画像に基づいて、左室内の心腔部に関する時系列順の複数の変位画像を形成するものであり、変位画像用メモリ３６および変位画像抽出部３８で構成される。
【００１５】
変位画像用メモリ３６は、二値化回路３０から出力される二値化画像を送受信フレームレートの各フレームごとに記録する。変位画像抽出部３８は、変位画像用メモリ３６に記録された１時相前のフレームの二値化画像と、二値化回路３０から出力される最新時相のフレームの二値化画像との比較を行い、時相間おける二値化画像の相違部分である変位画像を抽出する。つまり、左室の収縮拡張運動に伴う１時相間における心腔部の変位部分の画像が抽出される。なお、最新時相のフレームと比較するフレームは過去の時相のフレームであればよく１時相前のものには限らない。変位画像形成ブロック３４において各時相ごとに形成された変位画像は表示画像形成ブロック４０に出力される。
【００１６】
表示画像形成ブロック４０は、色付け処理部４２、加算器４４、履歴用メモリ４６、フレームレート変換部２８および画像合成部４８で構成される。色付け処理部４２は、変位画像形成ブロック３４から、送受信フレームレートで各時相ごとに出力される変位画像に対して、その時相に対応した色付け処理を行って加算器４４に出力する。つまり、送受信フレームレートで出力される変位画像に対して、各フレームに応じた色による色付け処理が施される。色付け処理部４２における色付け処理の詳細については後に図３および図４を利用して詳述する。
【００１７】
色付け処理部４２において色付け処理された送受信フレームレートの各フレームごとの変位画像は、加算器４４において最新フレームの変位画像に履歴用メモリ４６に記録されている変位履歴画像が加算される。そして、新たな変位履歴画像として履歴用メモリ４６に保存される。加算器４４は、送受信フレームレートの各フレームごとに加算処理を施す。このようにして、変位画像が経時的に合成された変位履歴画像は、送受信フレームレートの各フレームごとにフレームレート変換部２８に出力される。
【００１８】
図２は、図１の超音波診断装置における変位履歴画像の形成処理を説明するための図である。以下、図１に示した部分には図１の符号を付して変位履歴画像の形成処理について説明する。
【００１９】
図２には、心臓左室に関して、二値化回路３０から出力される二値化画像（ａ）、変位画像抽出部３８から出力される変位画像（ｂ）および履歴用メモリ４６から取得される変位履歴画像（ｃ）が示されている。二値化画像（ａ）、変位画像（ｂ）および変位履歴画像（ｃ）は、それぞれ、送受信フレームレートで形成される。二値化画像（ａ）は、心腔６０に対応する輝度値とその他の部位に対応する輝度値との二種類の輝度値に分別され、その結果、心腔６０が明瞭化された画像である。二値化画像（ａ）は、送受信フレームレートの各フレームごとに形成され、図２では、フレーム１からフレーム４の二値化画像ａ１〜ａ４が示されている。フレーム１からフレーム４にかけて心腔６０が徐々に小さくなり心腔６０が収縮過程にあることが示されている。
【００２０】
変位画像（ｂ）は、時相間おける二値化画像の相違部分を示す画像であり、図２の変位画像（ｂ）は、二値化画像（ａ）の各フレーム間における心腔の差分領域を示している。つまり、変位画像ｂ１には、二値化画像ａ１と二値化画像ａ２との間における心腔６０の差分領域６２が示されている。この差分領域６２は、フレーム１からフレーム２にかけての心腔６０の変位量に相当する。同様に、変位画像ｂ２には、二値化画像ａ２と二値化画像ａ３との間における心腔の差分領域が示され、変位画像ｂ３には、二値化画像ａ３と二値化画像ａ４との間における心腔の差分領域が示されている。
【００２１】
変位履歴画像（ｃ）は、変位画像（ｂ）が経時的に合成された画像である。つまり、図２の変位履歴画像ｃ１は変位画像ｂ１がそのまま反映されたものであり、変位履歴画像ｃ２は変位画像ｂ１に変位画像ｂ２が合成された画像である。さらに、変位履歴画像ｃ３は変位画像ｂ１〜ｂ３が合成された画像である。
【００２２】
変位画像を合成する際、色付け処理部４２において各変位画像に対して色付け処理が施される。図２では、図示の都合上、変位履歴画像（ｃ）に色を示していないが、実際には、各変位画像ｂ１〜ｂ３に対して各々に対応した色付け処理が施されてから変位履歴画像（ｃ）が形成される。このため、例えば、変位履歴画像ｃ３は、それぞれ異なる色が着色された３重の輪となって表示される。
【００２３】
図１に戻り、フレームレート変換部２８は変位履歴画像およびＢモード画像を表示フレームレートに変換する。つまり、履歴用メモリ４６に記録されている変位履歴画像は、送受信フレームレートに対応しているため、フレームレート変換部２８は、図示しない制御部から入力される表示フレームレートデータに示される表示フレームレートで変位履歴画像を取得する。表示フレームレートデータは、例えば、ユーザが指定する表示フレームレートに設定される。また、座標変換部２６から出力されるＢモード画像も送受信フレームレートであるため、フレームレート変換部２８はＢモード画像を表示フレームレートに変換する。
【００２４】
送受信フレームレートから表示フレームレートへの変換は、送受信フレームレートで作成された変位履歴画像の複数フレームから、表示フレームレートの各フレームに対応するフレームを選択的に抽出して行われる。例えば、図２に示される変位履歴画像（ｃ）が６０Ｈｚの送受信フレームレートで形成された場合、つまり、変位履歴画像ｃ１、変位履歴画像ｃ２、変位履歴画像ｃ３が１／６０秒間隔で取得された場合において、３０Ｈｚの表示フレームレートへ変換する処理は、６０Ｈｚで取得された変位履歴画像を、一枚おきに抽出することで実現される。具体的には、６０Ｈｚで取得された変位履歴画像ｃ１、変位履歴画像ｃ２、変位履歴画像ｃ３のうち、表示フレームとして変位履歴画像ｃ１、変位履歴画像ｃ３を抽出することで、１／３０秒間隔で、つまり３０Ｈｚで変位履歴画像が取得される。また、例えば、表示フレームレートが６０Ｈｚの場合には間引き処理を行わずに、変位履歴画像ｃ１、変位履歴画像ｃ２、変位履歴画像ｃ３の全てを抽出すればよい。
【００２５】
Ｂモード画像のフレームレート変換についても変位履歴画像の場合と同様である。つまり、送受信フレームレートで作成されたＢモード画像の複数フレームから、表示フレームレートの各フレームに対応するフレームを選択的に抽出される。
【００２６】
なお、送受信フレームレートは６０Ｈｚに限定されるものではない。例えば、より高速の送受信フレームレートで変位履歴画像を形成しておき、その中から、表示フレームレートに応じたタイミングで変位履歴画像を選択的に抽出することにより、表示フレームレートの選択の幅も広がる。
【００２７】
フレームレート変換部２８で表示フレームレートへ変換された変位履歴画像およびＢモード画像は、画像合成部４８に出力される。画像合成部４８は、Ｂモード画像と変位履歴画像とを合成して表示画像を形成し、画像合成部４８で形成された表示画像はディスプレイ５８に表示される。
【００２８】
図３は、変位画像に対する色付け処理を説明するための図である。以下、図１に示した部分には図１の符号を付して変位画像に対する色付け処理について説明する。
【００２９】
変位画像形成ブロック３４から各時相ごとに出力される変位画像は、色付け処理部４２において、各時相に対応した色付け処理が施される。この際、各時相ごとの変位画像に対して、その変位画像のデータ取得タイミングに応じた色による色付け処理が施される。
【００３０】
図３には、横軸をデータ取得時刻、縦軸を色階調として、各データ取得時刻とその時刻における色階調を対応付けたグラフが示されている。ここで、データ取得時刻とは、エコーデータの取得時刻であり、ある基準時点からの経過時間に対応する。例えば、心臓の拡張末期時点などが基準時点として利用される。
【００３１】
色付け処理部４２は、変位画像に対して、その変位画像のデータ取得時刻に応じた色階調による色付け処理を施す。変位画像は、送受信フレームレートの各時相ごとに形成されて変位画像抽出部３８から出力される。色付け処理部４２は、図示しない制御部から出力される基準時点トリガに基づいて、基準時点トリガの入力時点を時刻「０」としてそこから時刻計測を行って、図３の横軸に相当するデータ取得時刻を計測する。そして、変位画像抽出部３８から各時相ごとに変位画像が出力される際、その出力時点をデータ取得時刻として図３のグラフから色階調を決定し、決定された色階調による色付け処理を施す。こうして、送受信フレームレートで次々に出力される変位画像に対して、各フレームごとに色階調が決定され、決定された色階調に相当する色付け処理が実行される。
【００３２】
図４は、色階調を説明するための図であり、色の三原色である「赤」，「緑」，「青」それぞれの階調について、横軸をデータ取得時刻、縦軸を階調値として示したグラフである。色付け処理部４２は、図４に示されるグラフから、各データ取得時刻に対応する三原色それぞれの階調を決定する。例えば、データ取得時刻０では、「緑」および「青」の階調が０であり「赤」が最大階調２５６であるため、データ取得時刻０の変位画像の差分領域（図２の符号６２）が赤色に色付けされる。そして、データ取得時刻０から７００ｍｓにかけて「緑」の階調が増加するため、この範囲のデータ取得時刻の変位画像には、赤と緑の混合色に色付けされる。データ取得時刻が７００ｍｓに近くなるにつれて緑の混合割合が増加する。このようにして、各データ取得時刻に対応する色が決定される。
【００３３】
なお、三原色それぞれの階調は、次式から決定することもできる。
【数１】
2005253642.tif 000003
数１において、Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ「赤」，「緑」，「青」の階調を示している。また、ｎは変位画像のフレーム番号（基準時点をフレームＮｏ．０とした場合の送受信フレームでのフレームＮｏ．）、ｆｒは送受信フレームレート、ｔｅｎｄは色付け処理の終了時間を示している。色付け処理の終了時間は、例えばユーザによって任意に設定され、必要に応じて適宜変更される。数１を利用することにより、変位画像のフレーム番号と送受信フレームレートからそのフレーム番号に対応する三原色それぞれの階調を算出できる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、各変位画像に対してそのデータ取得タイミングに応じた色付け処理が施されて変位履歴画像が形成され、その後フレームレート変換されて表示フレームレートの変位履歴画像が取得される。従って、表示される変位履歴画像の各フレームの色は、表示フレームレートに依存せず、データ取得タイミングで決定される色となり、表示フレームレートが異なる二つの画像間において、同じ時刻に取得された変位履歴画像を同じ色で表示することができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３６】
例えば、図１の履歴用メモリ４６に送受信フレームレートで次々に記録される変位履歴画像、および、座標変換部２６において送受信フレームレートで次々に形成されるＢモード画像を図示しないハードディスクなどの記録装置に記憶しておき、フレームレート変換部２８が、変位履歴画像およびＢモード画像の各フレームの画像をハードディスクから所定のタイミングで次々に読み出して、任意の速さによる再生（例えばスロー再生）を実現してもよい。変位履歴画像に施される色は、データ取得タイミングに応じて決定されているため、スロー再生の場合においても、表示用の変位履歴画像の各フレームの色はデータ取得タイミングに応じた色となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】変位履歴画像の形成処理を説明するための図である。
【図３】変位画像に対する色付け処理を説明するための図である。
【図４】色階調を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
２８  フレームレート変換部、３８  変位画像抽出部、４２  色付け処理部、４６  履歴用メモリ、４８  画像合成部。
【図１】
2005253642.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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