(57)【要約】【課題】呼吸動に起因する画質の低下を抑制した超音波画像を容易に取得することができる超音波診断装置を提供する。【解決手段】呼吸動検出部１４により、フレーム間における超音波画像の追尾を行うことにより被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きを検出し、操作者により操作部１５を介してフリーズの指示が入力されると、本体制御部１３は、呼吸動検出部１４で検出された画像の動きに基づいて被検体の呼吸動の時間的変化量が所定値以下となったときに静止画像取得タイミングと判断して画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づき静止画像を表示部１５に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像が生成され、表示部に表示される超音波診断装置であって、
フレーム間における超音波画像の追尾を行うことにより被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きを検出する呼吸動検出部と、
操作者によるフリーズの指示を入力するための操作部と、
前記操作部を介してフリーズの指示が入力されると、前記呼吸動検出部で検出された画像の動きに基づいて被検体の呼吸動の時間的変化量が所定値以下となったときに静止画像取得タイミングと判断して前記画像生成部で生成された超音波画像を前記表示部に表示する制御部と
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記呼吸動検出部は、予め設定された監視領域内において超音波画像の追尾を行う請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記呼吸動検出部は、深さ方向の画像の動きまたは２次元方向の画像の動きを検出する請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記制御部は、被検体の吸気量が最大または最小となったときに静止画像取得タイミングと判断する請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記呼吸動検出部で検出された画像の動きが所定量以下になったときに静止画像取得タイミングと判断する請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記呼吸動検出部で検出された画像の動きが振幅に対して所定の比率以下になったときに静止画像取得タイミングと判断する請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に係り、特に、超音波プローブの振動子アレイから超音波を送受信することにより生成された超音波画像に基づいて診断を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
【０００３】
このような超音波診断装置は、被検体内の呼吸器や心臓といった動きのある臓器の動きをリアルタイムに表示することができるため、診断および治療に有効に使われている。
例えば、特許文献１には、被検体の動きのある臓器が表示された超音波画像から、診断のために、特定部位の動きの速度を算出することが示されている。また、操作者自らが操作し、特定の超音波画像をフリーズさせ画面に表示させることができることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−６６３９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、被検体の呼吸動にかかる超音波画像に基づいて静止画像を取得したい場合、呼吸動の影響による画像の画質低下を抑制するため被検体に息止め動作を要求することが多い。
しかしながら、被検体が息止め動作を自ら行えない場合、例えば被検体が動物である場合には、操作者が被検体の呼吸動のタイミングをみてフリーズ操作を行わなければ、取得される画像の画質が低下してしまい診断が精度よくできないおそれがある。また、被検体が体格の小さい小動物である場合、呼吸の動きが速いため、操作者は呼吸動のタイミングをつかむことが特に難しくなる。
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、呼吸動に起因する画質の低下を抑制した超音波画像を容易に取得することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る超音波診断装置は、超音波プローブの振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームが送信されると共に被検体による超音波エコーを受信した振動子アレイから出力された受信信号に基づいて画像生成部で超音波画像が生成され、表示部に表示される超音波診断装置であって、フレーム間における超音波画像の追尾を行うことにより被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きを検出する呼吸動検出部と、操作者によるフリーズの指示を入力するための操作部と、操作部を介してフリーズの指示が入力されると、呼吸動検出部で検出された画像の動きに基づいて被検体の呼吸動の時間的変化量が所定値以下となったときに静止画像取得タイミングと判断して画像生成部で生成された超音波画像を表示部に表示する制御部とを備える。
【０００７】
呼吸動検出部は、予め設定された監視領域内において超音波画像の追尾を行うことができる。また、呼吸動検出部は、深さ方向の画像の動きまたは２次元方向の画像の動きを検出することもできる。
制御部は、被検体の吸気量が最大または最小となったときに静止画像取得タイミングと判断することが好ましい。
また、制御部は、呼吸動検出部で検出された画像の動きが所定量以下になったときに静止画像取得タイミングと判断することもできる。
さらに、制御部は、前記呼吸動検出部で検出された画像の動きが振幅に対して所定の比率以下になったときに静止画像取得タイミングと判断することもできる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、呼吸動に起因する画質の低下を抑制した超音波画像を取得することができるため、容易に操作者は高画質の画像に基づいて適切な診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明における一実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きを説明するための図であり、（Ａ）は被検体の吸気量が最小のときの超音波画像を示し、（Ｂ）は被検体の吸気量が最大のときの超音波画像を示す。
【図３】被検体の呼吸動に起因する特定部位の移動量の時間的変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、この発明の一実施の形態に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１と、この超音波プローブ１に接続された診断装置本体２とを備えている。
超音波プローブ１は、複数の超音波トランスデューサが一次元配列された振動子アレイ３を有しており、この振動子アレイ３に送信回路４と受信回路５が接続され、これら送信回路４および受信回路５にプローブ制御部６が接続されている。
【００１１】
診断装置本体２は、超音波プローブ１の受信回路５に接続された信号処理部７を有し、この信号処理部７にＤＳＣ（Digital Scan Converter）８、画像処理部９、表示制御部１０および表示部１１が順次接続され、画像処理部９に画像メモリ１２が接続されている。そして、信号処理部７、ＤＳＣ８、画像処理部９および表示制御部１０に本体制御部１３が接続されている。さらに、本体制御部１３には、呼吸動検出部１４、操作部１５および格納部１６がそれぞれ接続されている。
また、超音波プローブ１のプローブ制御部６と診断装置本体２の本体制御部１３が互いに接続されている。
【００１２】
超音波プローブ１の振動子アレイ３は、一次元又は二次元に配列された複数の超音波トランスデューサを有している。これらの超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ（マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した振動子によって構成される。
そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生して、それらの超音波の合成により超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することにより伸縮して電気信号を発生し、それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。
【００１３】
送信回路４は、例えば、複数のパルサを含んでおり、プローブ制御部６からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号の遅延量を調節して複数の超音波トランスデューサに供給する。
受信回路５は、振動子アレイ３の各超音波トランスデューサから送信される受信信号を増幅してＡ／Ｄ変換した後、プローブ制御部６からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、各受信信号にそれぞれの遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信データ（音線信号）が生成される。
これら送信回路４および受信回路５により、この発明の送受信回路が構成されている。
【００１４】
プローブ制御部６は、診断装置本体２の本体制御部１３から送信される各種の制御信号に基づいて、超音波プローブ１の各部の制御を行う。
【００１５】
診断装置本体２の信号処理部７は、超音波プローブ１の受信回路５で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ８は、信号処理部７で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部９は、ＤＳＣ８から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部１０に出力する、あるいは画像メモリ１２に格納する。
これら信号処理部７、ＤＳＣ８、画像処理部９および画像メモリ１２により画像生成部１７が形成されている。
【００１６】
表示制御部１０は、画像処理部９によって画像処理が施されたＢモード画像信号に基づいて、表示部１１に超音波診断画像を表示させる。
表示部１１は、例えば、ＬＣＤ等のディスプレイ装置を含んでおり、表示制御部１０の制御の下で、超音波診断画像を表示する。
【００１７】
呼吸動検出部１４は、画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づき、フレーム間における超音波画像の追尾を行うことにより被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きを検出する。
【００１８】
本体制御部１３は、操作者により操作部１５から入力された指令に基づいて超音波診断装置各部の制御を行う。また、本体制御部１３は、操作者により操作部１５を介してフリーズの指示が入力されると、呼吸動検出部１４で検出された画像の周期的な動きに基づいて被検体の吸気量が最大または最小になったときに、呼吸動の時間的変化量が所定値以下の静止画像取得タイミングであると判断し、このタイミングで振動子アレイ３により取得された受信信号に基づく超音波画像を表示部１１に表示する。
【００１９】
操作部１５は、操作者が入力操作を行うためのもので、この発明の関心領域設定部を構成し、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル等から形成することができる。
格納部１６は、動作プログラム等を格納するもので、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体を用いることができる。
なお、信号処理部７、ＤＳＣ８、画像処理部９、表示制御部１０および本体制御部１３は、ＣＰＵと、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための動作プログラムから構成されるが、それらをデジタル回路で構成してもよい。
【００２０】
ここで、図２を参照して、呼吸動検出部１４が被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きを検出する動作について説明する。
呼吸動検出部１４は、画像生成部１７で生成されるＢモード画像信号に基づき、呼吸動に起因したフレーム間における超音波画像の動きを追尾する。すなわち、超音波画像として表されている被検体の体内組織等の特定の部位に対するフレーム間の移動量が監視され、呼吸動に伴う周期的な移動量の変化が検出される。
【００２１】
例えば、図２（Ａ）に示されるように、吸気量が最小の場合と、図２（Ｂ）に示されるように、吸気量が最大の場合とでは、特定の部位Ｍの画像内の位置が異なる。この部位Ｍの移動量の時間的変化をグラフに表すと図３に示されるように、振幅Ａを有する周期的な曲線を描くこととなり、被検体の吸気量が最大となる時刻Ｔ１及び最小となる時刻Ｔ２に移動量の時間的変化が最も小さくなる。
なお、被検体内の特定の部位Ｍは、Ｂモード画像において明確に認識することができる部位であれば、どのような箇所でも構わないが、被検体の呼吸動に伴って大きく移動する部位に着目して追尾する方が静止画像の取得タイミングを判断しやすくなる。
【００２２】
次に、この実施の形態の動作を説明する。
Ｂモード画像の表示は、まず、送信回路４から供給される駆動信号に従って振動子アレイ３の複数の超音波トランスデューサから超音波が送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波トランスデューサから受信信号が受信回路５に出力され、受信回路５で受信データが生成される。さらに、この受信データを入力した信号処理部７でＢモード画像信号が生成され、ＤＳＣ８でＢモード画像信号がラスター変換されると共に画像処理部９でＢモード画像信号に各種の画像処理が施された後、このＢモード画像信号に基づいて表示制御部１０によりＢモード画像が表示部１１に表示される。
【００２３】
また、画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号は、呼吸動検出部１４に入力され、ここで、呼吸動に起因したフレーム間における超音波画像の動きが追尾され、時間と共に変化する特定の部位の周期的な移動量が検出される。
ここで、操作部１５を介して操作者によりフリーズ指示が入力されると、本体制御部１３は、呼吸動検出部１４で検出された特定の部位の周期的な移動量に基づいて、被検体の吸気量が最大または最小となったか否かを判定する。吸気量が最大または最小でない時点では、静止画像の取得に適さないと判断し、吸気量が最大または最小になると、画質の低下を抑制しながら静止画像を得ることができる静止画像の取得タイミングであると判断し、このとき画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号に基づいて静止画像を表示制御部１０により表示部１１に表示させる。
【００２４】
このようにして、吸気量が最大または最小になったときのＢモード画像信号を用いて静止画像を表示部１５に表示することができる。
このため、自ら息止めのできない被検体であっても、操作者が呼吸動のタイミングをつかむことなく、容易に高画質の静止画像を得ることができ、精度のよい診断を行うことができる。
【００２５】
なお、被検体の呼吸動に基づく画像の周期的な動きは、特定の部位の深さ方向の移動量に基づいて検出することができる。あるいは、２次元方向の移動量に基づいて周期的な動きを検出してもよく、このようにすれば、呼吸動の動きを様々な方向から捉えることができるため、被検体の姿勢等に関わらず、より正確な呼吸動の周期的な動きを求めることができる。
【００２６】
上記実施の形態においては、被検体の吸気量が最大または最小になったときに静止画像取得のタイミングと判断したが、これに限定されず、呼吸動検出部１４で検出された画像の動きが所定量以下になったとき、例えば、３．５ＭＨｚの超音波を使用して診断を行う場合、被検体の呼吸動に基づく画像の動きが１．０ｍｍ以下、望ましくは０．５ｍｍ以下となったときに、静止画像取得タイミングと判断し、このとき画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号を用いて静止画像を表示することもできる。このようにしても、容易に高画質の静止画像を得ることができ、精度のよい診断を行うことが可能となる。
また、呼吸動検出部１４で検出された画像の周期的な動きにおける移動量が振幅に対して所定の比率以下になったときに静止画像取得のタイミングと判断させるようにすることもできる。例えば、呼吸動に基づく画像の特定の部位のフレーム間の移動量が振幅Ａの１／１０以下になったときに、本体制御部１３が静止画像取得のタイミングと判断し、このとき画像生成部１７で生成されたＢモード画像信号を用いて静止画像を表示してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  超音波プローブ、２  診断装置本体、３  振動子アレイ、４  送信回路、５  受信回路、６  プローブ制御部、７  信号処理部、８  ＤＳＣ、９  画像処理部、１０  表示制御部、１１  表示部、１２  画像メモリ、１３  本体制御部、１４  呼吸動検出部、  １５  操作部、１６  格納部、１７  画像生成部、Ｍ  特定の部位、Ａ  振幅、Ｔ１  吸気量が最大となる時刻、Ｔ２  吸気量が最小となる時刻。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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