(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波で被検体の内部を走査し、得られたエコー信号に基づいて前記内部の超音波画像を生成し表示する超音波診断装置において、
前記超音波画像の画質パラメータに関する複数のサンプル曲線を画面内第１領域に一覧で表示し、前記複数のサンプル曲線から選択された一のサンプル曲線を画面内第２領域に拡大表示するとともに、前記第２領域に表示されたサンプル曲線又は任意に変形されたサンプル曲線に従って変更されるサンプル画像を画面内第３領域に表示することができるように構成されていることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画質パラメータは、前記エコー信号のゲインと、輝度変調の入出力関係と、ラスタ間スムージングのラスタ本数、フレーム間スムージングのフレーム枚数の少なくとも１つであ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】
前記ゲインと前記ラスタ本数と前記フレーム枚数はアップ／ダウンスイッチ操作によりステージを上昇／下降することにより離散的に変化されるようになっており、前記ゲインの仕様は横軸がステージ、縦軸がゲインで表され、前記ラスタ本数の仕様は横軸がステージ、縦軸がラスタ本数で表され、前記フレーム枚数の仕様は横軸がステージ、縦軸がフレーム枚数で表され、前記輝度変調の入出力関係の仕様は横軸が入力信号、縦軸が出力信号で表され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】
前記グラフと同画面にサンプル画像が表示されており、前記変更された仕様に従って前記サンプル画像の画質がリアルタイムで変更され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５】
前記変更された仕様を登録して、再現できるようになっていることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体内部を超音波で走査し、得られたエコー信号に基づいて超音波画像を生成し表示する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波の医学的な応用としては種々の装置があるが、その主流は超音波パルス反射法を用いて生体の軟部組織の断層像を超音波診断装置である。この超音波診断装置は無侵襲検査法で、組織の断層像を表示するものであり、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩおよび核医学診断装置などの他の診断装置に比べて、リアルタイム表示が可能、装置が小型で安価、Ｘ線などの被曝がなく安全性が高く、さらに超音波ドップラ法により血流イメージングが可能であるなどの独自の特徴を有している。
【０００３】
このため心臓、腹部、乳腺、泌尿器、および産婦人科などでその活用範囲は広い。特に、超音波プローブを体表から割り当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査が行えるほか、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便である。
【０００４】
このように様々な優位性のある超音波診断であるが、近年では、画質パラメータもオペレータ側で自由に変更できるようになっているものが普及し、その利便性はさらに高まっている。
【０００５】
この画質パラメータとしては、エコー信号のゲイン、輝度変調の入出力関係、ラスタ間スムージングのラスタ本数、フレーム間スムージングのフレーム枚数等が代表的である。
【０００６】
これらエコー信号のゲイン、ラスタ間スムージングのラスタ本数、フレーム間スムージングのフレーム枚数は、操作パネルに設けられているアップ／ダウンスイッチでステージを上昇／下降することにより、離散的に変化するようになっている。
【０００７】
さらに、ステージを上昇／下降していくと、これらゲインやラスタ本数やフレーム枚数の値がどのように増加し、また低下していくのかという仕様も、オペレータは数値入力、又は画面に数値で表示される幾つかの規定値の中から選択することにより、一定の制限の範囲内で変更できるようになっている。
【０００８】
このように仕様を好み通りに変更するには、数値の意味を事前に十分理解しておく必要があり、オペレータには非常に不親切であった。また、オペレータが望む最大公約数的にしか仕様を変更できず、自由度が低いものであった。さらに、変更した仕様で画質がどのように変わるのかを直感的に理解できないという問題もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、画質パラメータの仕様を分かり易く変更できる超音波診断装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、超音波で被検体の内部を走査し、得られたエコー信号に基づいて前記内部の超音波画像を生成し表示する超音波診断装置において、前記超音波画像の画質パラメータに関する複数のサンプル曲線を画面内第１領域に一覧で表示し、前記複数のサンプル曲線から選択された一のサンプル曲線を画面内第２領域に拡大表示するとともに、前記第２領域に表示されたサンプル曲線又は任意に変形されたサンプル曲線に従って変更されるサンプル画像を画面内第３領域に表示することができるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明による超音波診断装置を好ましい実施形態により説明する。図１に本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す。この装置は、システムコントローラ１を制御中枢として、超音波プローブ２、送信ユニット３、受信ユニット４、Ｂモード処理ユニット５、カラー・フロー・マッピング処理ユニット６、表示ユニット７、操作パネル８、そして画質仕様調整プロセッサ９とから構成される。
【００１２】
なお、ここでは説明の便宜上、Ｂモード（断層イメージ）とカラー・フロー・マッピング（ＣＦＭ）モード（血流イメージ）との２種類の検査モードのユニット５，６しか示していないが、例えば、
心臓の１ライン上の各部の動きを時間の経過と共に表示して心臓の大きさの変化や弁の動きの速さ等を観察できるＭモード、
距離分解能は無いが、高画質の血流パターンから最大血流速度等の計測が高精度で可能な連続波ドップラモード、
断層上の１点の血流を選択し、その点の血流状態を詳細に観察できるパルス波ドップラモード
等の各処理ユニットを適当に組み合わせて装備していてもよい。これらの処理ユニットの構成は従来から周知のものを採用すればよいので、ここでは説明を省略するものとする。
【００１３】
超音波プローブ２は、電気信号を扱う側と、超音波に内部情報を付与する被検体側との間を媒介するために、配列された複数の微小圧電素子を先端部分に有している。このプローブ２の形態としては、セクタ対応、リニア対応、コンベックス対応等の中から任意に選択される。
【００１４】
超音波プローブ２から超音波を送信するための送信ユニット３は、クロック発生器３１、レートパルス発生器３２、送信遅延回路３３、パルサ３４とから構成されている。クロック発生器３１から発振されたクロックをレートパルス発生器３２で分周して超音波の送信レート（毎秒送信回数）を決定するためのレートパルスを発生する。このレートパルスは例えば１００チャネルに分配されて、送信遅延回路３３で送信の指向性を決めるために必要な遅延時間をチャネルごとに個別に与えられる。パルサ３４は、このレートパルスをチャネルごとに個別に増幅して、プローブ２の圧電素子に印加する。
【００１５】
プローブ２の圧電素子は、この信号パルスにより励振され、超音波を発生する。この超音波は生体内を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射する。この反射強度は不連続面の音響インピーダンスの差に主に依存している。また、超音波は心臓壁や血球でも反射して、その速度のビーム方向成分に従って周波数偏移を受ける。
【００１６】
このような反射によるエコーはプローブ２に返ってきて、圧電素子を振動する。これにより、圧電素子からは微弱なエコー信号が発生する。このエコー信号は、受信ユニット４に取り込まれ、そこでまずプリアンプ４１でチャネルごとに個別に増幅され、そして受信遅延回路４２で適当な遅延時間を与えられて、加算器４３で加算される。これによりエコー信号に受信指向性が与えられて、特定方向からのエコー成分だけが強調される。このエコー信号は、Ｂモード処理ユニット５とカラー・フロー・マッピング処理ユニット６とにそれぞれ送り込まれる。
【００１７】
なお、プリアンプ４１はシステムコントローラ１の制御に従ってゲインが変更可能になっている。
Ｂモード処理ユニット５は、検波回路５１と、対数増幅器５２と、アナログ・ディジタル・コンバータ（Ａ・Ｄ・Ｃ）５３とから構成される。エコー信号はまず検波回路５１で検波（包絡線検波）され、その振幅信号を対数増幅器５２で対数増幅し、そしてアナログ・ディジタル・コンバータ５３でディジタル信号に変換される。
【００１８】
カラー・フロー・マッピング処理ユニット６は、ミキサ６１と、ローパスフィルタ６２と、アナログディジタルコンバータ（Ａ・Ｄ・Ｃ）６３と、ＭＴＩフィルタ６４と、自己相関器６５と、演算部６６とから構成される。ミキサ６１とローパスフィルタ６２とは、送信超音波の中心周波数で振動する参照信号を使ってエコー信号を直交位相検波して、血球や臓器壁等の移動体から周波数偏移を受けた偏移成分（ドップラ信号）を取り出す。このドップラ信号をアナログ・ディジタル・コンバータ６３で所定のサンプリング周波数に従って１本の走査線に対して例えば０．５ｍｍ間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換してから、ＭＴＩフィルタ６４に送り込む。
【００１９】
ＭＴＩフィルタ６４では、ハイパスフィルタであり、ドップラ信号から心臓壁等の比較的移動速度の遅い移動体に関する低周波成分（クラッタ成分）を取り除き、また血球等の比較的移動速度の速い移動体に関する高周波成分（血流成分）だけを抽出する。そして、この血流成分の周波数を自己相関器６５により求め、演算部６６でその周波数から血流の平均速度と、血流速度の分散と、主に血流量を反映しているパワー（ドプラ信号の振幅の二乗）とをサンプル点毎に演算する。
【００２０】
表示ユニット７は、ディジタル・スキャン・コンバータ（Ｄ・Ｓ・Ｃ）７１と、ルック・アップ・テーブル（Ｌ・Ｕ・Ｔ）７２と、ディジタル・アナログ・コンバータ（Ｄ・Ａ・Ｃ）７３と、カラーディスプレイ７４とから構成される。
【００２１】
ディジタル・アナログ・コンバータ７３は、図２に示すように、Ｂモード処理ユニット５やカラー・フロー・マッピング処理ユニット６からの画像信号を入力バッファ７１１を介して空間フィルタ７１２に取り込み、ここで隣接数本のラスタを対象に同一深度の空間的な画素値変化から高周波成分を除去して、空間的なスムージング（平滑化）を行い、そしてこの空間的にスムージングされた画像信号をフレームメモリ７１３を介して今度は時間フィルタ７１４に送り込み、ここで隣接数枚のフレームを対象に同一位置の時間的な画素値変化から高周波成分を除去して、時間的なスムージング（平滑化）を行い、そしてこの空間的且つ時間的にスムージングされた画像信号を出力バッファ７１５を介して出力する。
【００２２】
空間フィルタ７１２や時間フィルタ７１３は、ＦＩＲ型又はＩＩＲ型のディジタルフィルタで構成され、フィルタ対象の画素列に系数列を畳み込み、それらの値を加算して出力するというものであり、周知の通り、この系数列を自由に変えることにより、空間的フィルタ対象のラスタ本数やカットオフ周波数、時間的フィルタ対象のフレーム枚数やカットオフ周波数を任意に変更することができるようになっている。
【００２３】
画質仕様調整ユニット９は、表示画像の画質パラメータの仕様に関する機能を有している特徴的な部分である。画質パラメータには、次のようなものが代表的である。
【００２４】
POST PROCESS（輝度変調）；例えばガンマ補正に応用されている技術で、ルック・アップ・テーブル７２の変換表を使って入力輝度値に対して出力輝度値を適当に変換することにより、入力輝度の特定の範囲を強調することができる。ルック・アップ・テーブル７２の変換表を書き換えることにより、輝度変調特性を任意に変更することができる。
【００２５】
GAIN（ゲイン）；画像全体の明るさを調整するためのパラメータであり、受信ユニット４のプリアンプ４１のゲイン操作により実現される。
LATERAL SMOOTH（空間的スムージング）；いわゆるラスタ間スムージングであり、ディジタル・スキャン・コンバータ７１内の空間フィルタ７１２でフィルタ対象として扱うラスタ本数を増減することにより、画像内の空間的ななめらかさを調整することができる。
【００２６】
PERSISTENCE （時間的スムージング）；いわゆるフレーム間スムージング処理であり、ディジタル・スキャン・コンバータ７１内の時間フィルタ７１４でフィルタ対象として扱うフレーム枚数を変えることにより、動画像の時間的ななめらかさを調整することができる。
【００２７】
これらのうちのゲイン、ラスタ本数、フレーム枚数の各画質パラメータの値は、例えば１〜１０までの間で段階的（離散的）に変更可能になっており、操作パネル８の上昇ボタン８１を１回圧す毎に、パラメータの状態（以下、“ステージ”という）が１ステップ（段階）ずつ上がり、下降ボタン８２を１回圧す毎に１ステップずつ下がるようになっている。ステージの上げ下げに対して、パラメータの値がどのように変わっていくか、その変化を、ここでは“画質パラメータの仕様”と称するが、本実施形態では、横軸をステージとし、縦軸をその画質パラメータの値として仕様曲線を作成して、この曲線によって画質パラメータの仕様を視覚的に分かり易くオペレータに提供し、またこの曲線を変えることにより簡単に仕様変更を実現し得るものである（図４（ａ），（ｃ），（ｄ）参照）。
【００２８】
また、輝度変調のパラメータの場合、上述したように変換表の書き換えによって輝度変調特性（仕様）を変更できるのであるが、本実施形態では横軸を入力輝度（入力信号）、縦軸を出力輝度（出力信号）として、輝度変調特性（仕様）を入出力曲線として分かり易くで表すことができ、この入出力曲線を変更することにより簡単にゲイン仕様の変更を実現し得るものである（図４（ｂ）参照）。
【００２９】
図３はこの画質仕様調整プロセッサ９の構成例を示している。画質仕様調整プロセッサ９は、プロセッサ９１に、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース９２と、ＲＯＭ９３と、ＥＥＰＲＯＭ９４とが接続された構成になっている。
【００３０】
操作パネル８を介して入力された画質仕様の変更に関する様々なコマンドは入出力インタフェース９２を介してプロセッサ９１に供給され、またプロセッサ９で構成した画質仕様変更用画面等の表示に関わる出力信号は入出力インタフェース９２を介してディジタル・スキャン・コンバータ７１に送り込まれる。
【００３１】
ＲＯＭ９３には、画質仕様の変更に関するアプリケーションプログラム及び画面作成に必要な文字列データが予めインストールされている。このプログラムを使ってオペレータの任意に変更された画質仕様を保存し、必要に応じて再現するためにＥＥＰＲＯＭ９４が設けられている。
【００３２】
次に画質仕様の変更動作について説明する。まず、オペレータにより操作パネル８上の適当なキー操作によりアプリケーションプログラムを起動し、仕様変更を希望している画質の種類を、輝度変調、ゲイン、空間的スムージング、時間的スムージングの中から選択する。すると、まず図５に示すような初期画面がプロセッサ９１により構成され、表示される。
【００３３】
この画面は、３つの領域（Ａ，Ｂ，Ｃ）に分割されている。領域（Ａ）には被検体から実際に収集した超音波画像、又は予め装置側に用意されていたサンプル画像がガイド像として表示され、この画質が仕様変更作業中にその仕様に従って随時変更されるようになっており、オペレータはこのガイド像で随時、画質を確認しながらのその仕様を少しずつ所望の状態に近づけて行くことができるようになっている。
【００３４】
領域（Ｂ）には、ＲＯＭ９３に予め用意されている仕様曲線や入出力曲線、またこれに加えて過去にオペレータが変更してＥＥＰＲＯＭ９４に保存された仕様曲線や入出力曲線をサンプル曲線としてグラフの形で一覧表示する。この複数のサンプル曲線の中でオペレータが指定したものが、領域（Ｃ）に拡大表示される。この領域（Ｃ）は作業領域であり、オペレータはこの領域（Ｃ）に表示されたサンプル曲線を、操作パネル８のマウス等の入力デバイスを使って図６に示すように自由に変形することができるようになっている。例えば、曲線上の任意点を適当に上げ下げすると、プロセッサ９１では曲線近似等の適当な数学的手法を駆使して新たな曲線に作り替える。
【００３５】
オペレータは曲線を自由に変形し、そしてその仕様にリアルタイムで追従して変更されるガイド画像の画質を確認しながら、所望の仕様に到達することができる。こうして最終的に決定した仕様は、ＥＥＰＲＯＭ９４に登録され、適宜ここから読み出して再現することができる。
【００３６】
このように画質の仕様が曲線で視覚的に分かり易く表示され、また仕様変更をこの曲線を変形させることにより行え、しかも変更途中の画質仕様をガイド画像で随時確認することができるので、非常に簡易に分かり易くしかも迅速に仕様変更を完了することができる。
【００３７】
なお、図７には、実際に被検体を超音波でスキャンしながらリアルタイムで生成された超音波画像や、スキャンを伴わずに再生表示される超音波画像の表示画面の一例を示しており、この図に示すように超音波画像と同画面に現在の仕様曲線を表示させたり、又は非表示させたりできるので、オペレータは適時、現在の仕様を確認することができるようになっている。
本発明は、上述してきたような実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能であることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、画質パラメータの仕様がグラフで表示されるので、オペレータはこの仕様を視覚的に分かり易く理解できる。しかも、このグラフを変形することにより、画質パラメータの仕様を自由に変更することができるので、仕様変更が容易になり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１のディジタル・スキャン・コンバータの構成を示すブロック図。
【図３】図１の画質ユニットの構成を示すブロック図。
【図４】ゲイン、輝度階調、ラスタ間スムージング、フレーム間スムージングそれぞれの仕様曲線を示す図。
【図５】図１のディスプレイに表示される画質パラメータの仕様変更用の画面の一例を示す図。
【図６】仕様曲線の変形方法の説明補足図。
【図７】図１のディスプレイの超音波画像の通常の表示画面の一例を示す図。
【符号の説明】
１…システムコントローラ、
２…超音波プローブ、
３…送信ユニット、
４…受信ユニット、
５…Ｂモード処理ユニット、
６…カラー・フロー・マッピング処理ユニット、
７…表示ユニット、
８…操作パネル、
９…画質仕様調整ユニット、
３１…クロック発生器、
３２…レートパルス発生器、
３３…送信遅延回路、
３４…パルサ、
４１…プリアンプ、
４２…受信遅延回路、
４３…加算器、
５１…検波回路、
５２…対数増幅器、
５３…アナログ・ディジタル・コンバータ、
６１…ミキサ、
６２…ローパスフィルタ、
６３…アナログ・ディジタル・コンバータ、
６４…ＭＴＩフィルタ、
６５…自己相関器、
６６…演算部、
７１…ディジタル・スキャン・コンバータ、
７２…ルック・アップ・テーブル、
７３…ディジタル・アナログ・コンバータ、
７４…カラーディスプレイ、
９１…プロセッサ、
９２…入出力インタフェース、
９３…ＲＯＭ、
９４…ＥＥＰＲＯＭ、
７１１…入力バッファ、
７１２…空間フィルタ、
７１３…フレームメモリ、
７１４…時間フィルタ、
７１５…出力バッファ。
【図１】
0003943653.tif 000002
【図２】
0003943653.tif 000003
【図３】
0003943653.tif 000004
【図４】
0003943653.tif 000005
【図５】
0003943653.tif 000006
【図６】
0003943653.tif 000007
【図７】
0003943653.tif 000008