(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動すると共に受信した反射エコーの信号を処理する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの反射エコーを入力し被検体内の断層像データを時系列に複数フレーム記録するシネメモリと、前記被検体の生体波を検出して生体信号を生成すると共に前記生体信号のデータを前記シネメモリへ送出する生体信号検出及び記憶手段と、断層像及び生体信号を表示する画像表示手段と、各構成を制御する制御手段とを有する超音波診断装置において、
前記生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶するカラーデータメモリと、前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に前記心時相に対応する色相表示を行うよう指示する指示手段とを備え、
前記制御手段は、前記指示手段による指示により、テレビ表示のフレームレートに合わせる間引きを行うと共に、リアルタイム計測時の前記断層像データを前記シネメモリへ入力するタイミングに対し前記所定時相の時遅れをもたせて前記断層像データを前記シネメモリから出力させ、前記断層像データを出力させる時遅れタイミングに同期して前記色相情報を前記カラーデータメモリから出力させ、前記色相情報を前記断層像と共に前記画像表示手段に表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記生体信号検出及び記憶手段からの生体信号の所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段を備え、前記画像表示手段は、前記色相スケールを前記時相に合わせ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について断層像データを時系列に複数フレーム記録すると共に生体信号を検出しその断層像及び生体信号を表示する超音波診断装置に関し、特に上記表示される断層像をリアルタイムで観察しながら生体信号による時相を同時に把握することができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波を発生させると共に受信した反射エコーの信号を処理する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの反射エコー信号をディジタル化し運動組織を含む被検体内の断層像データを時系列に複数フレーム記録するメモリ部と、このメモリ部からのディジタル信号を超音波ビームの走査線ごとに書き込んで画像データを形成するディジタルスキャンコンバータと、上記被検体の生体波を検出して生体信号を生成すると共に上記メモリ部へ送出する生体信号検出手段と、制御・グラフィック部から出力されるグラフィックデータを記憶するグラフィックメモリと、上記ディジタルスキャンコンバータ及びグラフィックメモリからの出力データを入力し画像表示するために合成する合成部と、上記各構成要素の動作を制御すると共に各種グラフィックデータを作成する制御・グラフィック部と、上記合成部からの画像データをアナログ変換し画像として表示する画像表示手段とを有して成っていた。そして、上記画像表示手段の画面上に、得られた超音波断層像と重畳して心電波形等の生体信号を表示し、この生体信号により例えば心時相を把握していた。
【０００３】
例えば超音波断層像を計測しながら表示するリアルタイム観察時には、図６(ａ）に示すように、上記断層像の表示領域の下に設けられた生体信号表示領域Ｅ内にリアルタイムで入力する心電波形を表示し、この心電波形上で心電波形書き換えラインＬを例えば矢印Ａのように一端側から他端側へ移動して、１心拍前の古い心電波形Ｗ0に代えて現心拍の新しい心電波形Ｗnに順次書き換えるサーベイモードにより表示していた。或いは、図６（ｂ）に示すように、上記と同様の生体信号表示領域Ｅ内にリアルタイムで入力する心電波形Ｗを表示し、この心電波形Ｗを心拍の進みに従って矢印Ｂのように進行させて、上記生体信号表示領域Ｅの右側端部Ｃに現心拍の新しい心電波形Ｗnが順次出現するスクロールモードにより表示していた。さらに、既に計測し記録してある超音波断層像を読み出して表示するシネメモリ再生時には、図７に示すように、上記と同様の生体信号表示領域Ｅ内にシネメモリから読み出した心電波形Ｗを表示し、この心電波形Ｗ上で現時点の心時相を示すバーＤを矢印Ｆのように一端側から他端側へ移動して、上記バーＤの動く位置で心電波形上の心時相を表示していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波診断装置においては、画面上における生体信号表示領域Ｅの位置を断層像に対して上下、左右に任意に移動することはできるが、同一画面上に断層像と心電波形Ｗとが動画にて同時に表示されるので、これら両表示画像を見て上記断層像と心電波形Ｗとを同時に把握するのはほとんど不可能であった。このため、いま表示されている断層像の心時相を確認するには、断層像を一旦フリーズして静止画で心電波形Ｗを観察して確認しなければならなかった。この場合、断層像をフリーズすると、その間は被検体の診断部位についてリアルタイム観察ができなくなる。従って、その間に何か変化が発生すると、それについての診断ができなくなり、被検体についてのリアルタイム観察が維持できないことがあった。このことから、被検体について常時経時的な変化を観察することができず、精度の高い診断ができないことがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、画像表示手段に表示される断層像をリアルタイムで観察しながら生体信号による時相を同時に把握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。
【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、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動すると共に受信した反射エコーの信号を処理する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの反射エコーを入力し被検体内の断層像データを時系列に複数フレーム記録するシネメモリと、前記被検体の生体波を検出して生体信号を生成すると共に前記生体信号のデータを前記シネメモリへ送出する生体信号検出及び記憶手段と、断層像及び生体信号を表示する画像表示手段と、各構成を制御する制御手段とを有する超音波診断装置において、
前記生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶するカラーデータメモリと、前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に前記心時相に対応する色相表示を行うよう指示する指示手段とを備え、
前記制御手段は、前記指示手段による指示により、テレビ表示のフレームレートに合わせる間引きを行うと共に、リアルタイム計測時の前記断層像データを前記シネメモリへ入力するタイミングに対し前記所定時相の時遅れをもたせて前記断層像データを前記シネメモリから出力させ、前記断層像データを出力させる時遅れタイミングに同期して前記色相情報を前記カラーデータメモリから出力させ、前記色相情報を前記断層像と共に前記画像表示手段に表示させるようにしたものである。
また、前記生体信号検出及び記憶手段からの生体信号の所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段を備え、前記画像表示手段は、前記色相スケールを前記時相に合わせて表示するようにしたものである。
【０００７】
【作用】
このように構成された超音波診断装置は、色相情報記憶手段によりメモリ部からの出力データに同期し生体信号検出手段で検出した生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶し、指示手段により前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に上記心時相に対応する色相表示を行うよう指示して、上記所定時相だけ遡った時相から画像を再生すると共に、上記心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示するように動作する。これにより、画像表示手段に表示される断層像をフリーズすることなく、リアルタイムで観察しながら心時相の変化に対応する色相表示を行うことができる。
【０００８】
【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。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体内の診断部位について断層像データを時系列に複数フレーム記録すると共に生体信号を検出しその断層像及び生体信号を表示するもので、図１に示すように、探触子１と、超音波送受信部２と、Ａ／Ｄ変換器３と、シネメモリ４と、ディジタルスキャンコンバータ（以下「ＤＳＣ」と略称する）５と、生体信号検出部６と、生体情報メモリ７と、グラフィックメモリ８と、合成部９と、制御・グラフィック部１０と、Ｄ／Ａ変換器１１と、画像表示器１２とを有し、さらにカラーデータメモリ１３と、色相スケール部１４とを備えて成る。
【０００９】
上記探触子１は、機械的または電子的にビーム走査を行って被検体に超音波を送信及び受信するもので、図示省略したがその中には超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する複数の振動子が内蔵されている。超音波送受信部２は、上記探触子１に対して駆動パルスを送出して超音波を発生させると共に受信した反射エコーの信号を処理するもので、図示省略したがその中には、探触子１から被検体へ送波する超音波ビームを形成するための公知の送波パルサ及び送波遅延回路と、上記探触子１の各振動子で受信した反射エコー信号を増幅する受波増幅器と、上記受信した各反射エコー信号の位相を揃えて加算し受波の超音波ビームを形成する受波遅延回路及び加算器等から成る整相回路とが内蔵されている。そして、上記探触子１で超音波ビームを被検体の体内で一定方向に走査させることにより、１枚の断層像を得るようになっている。
【００１０】
前記Ａ／Ｄ変換器３は、上記超音波送受信部２からの反射エコー信号を入力してディジタル信号に変換するものである。シネメモリ４は、上記Ａ／Ｄ変換器３から出力されるディジタル信号を入力し、運動組織を含む被検体内の生の断層像データを時系列に複数フレーム記録するもので、例えば半導体メモリから成る。そして、これらＡ／Ｄ変換器３とシネメモリ４とでメモリ部を構成している。
【００１１】
前記ＤＳＣ５は、上記シネメモリ４から出力されたディジタル信号を超音波ビームの１走査線又は複数の走査線ごとにラインメモリに書き込んで画像データを形成し、後述の合成部９へ送出するものである。
【００１２】
前記生体信号検出部６は、被検体の例えば心電波形などの生体波を検出して生体信号を生成するもので、被検体の手や足などに接触された心電電極１５で心拍信号をとらえ、図示省略したが内部構成回路で上記心拍信号を増幅し、この増幅された信号から心拍波形のＲ波頂点の信号を検出し、このＲ波信号の発生間隔を計測するようになっている。また、生体情報メモリ７は、上記生体信号検出部６からの生体信号を入力し心電波形として記録すると共に、読み出した心電波形のデータを上記シネメモリ４へ送出するようになっている。そして、上記心電電極１５と生体信号検出部６と生体情報メモリ７とで、生体信号検出手段を構成している。
【００１３】
グラフィックメモリ８は、後述の制御・グラフィック部１０から出力される各種図形等のグラフィックデータを記憶するものである。また、合成部９は、上記ＤＳＣ５及びグラフィックメモリ８からの出力データを入力し画像表示するために合成するものである。
【００１４】
制御・グラフィック部１０は、上記各構成要素の動作を制御すると共に、各種図形等のグラフィックデータを作成するもので、例えばＣＰＵから成り、入力部１６から操作者の操作により任意に入力される指令を得て、所要の制御信号を各構成要素へ送出するようになっている。
【００１５】
また、Ｄ／Ａ変換器１１は、前記合成部９から出力された画像データをアナログビデオ信号に変換するものである。さらに、画像表示器１２は、上記Ｄ／Ａ変換器１１からのアナログビデオ信号を入力してテレビ表示方式により画像として表示するもので、例えばテレビモニタから成る。そして、これらＤ／Ａ変換器１１と画像表示器１２とで、前記合成部９から出力された画像データを表示する画像表示手段を構成している。なお、図１において、符号１７は前記生体信号検出部６から出力される生体信号を入力して被検体における不整脈の発生を検出する不整脈検出部を示している。
【００１６】
ここで、本発明においては、上記シネメモリ４と合成部９との間にカラーデータメモリ１３が設けられると共に、上記制御・グラフィック部１０と合成部９との間には色相スケール部１４が設けられている。カラーデータメモリ１３は、上記シネメモリ４から出力される各フレームの画像データに同期し、生体情報メモリ７に記録された心電波形の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶する手段となるもので、Ｒ（赤）,Ｇ（緑）,Ｂ（青）の各色の比率を変えて例えば64色のカラーを発生し、このカラーがシネメモリ４から読み出される画像データの時間軸に対して順次変化する色相情報として、入力部１６及び制御・グラフィック部１０を介して書き込まれるようになっている。また、色相スケール部１４は、上記生体情報メモリ７に記録された心電波形の所定時間幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段となるもので、心電波形上のあるタイミングから他のタイミングに至るまでの時間経過に対する色相の変化状態を示すカラースケールが、入力部１６及び制御・グラフィック部１０を介して書き込まれるようになっている。そして、検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相から画像を再生する際に、色相スケール情報を読み出し観察している時相を示すために色相スケールを時相に合わせて表示するようになっている。
【００１７】
そして、入力部１６に設けられたトラックボール、ジョイスティック、キースイッチ等による制御・グラフィック部１０への操作入力により、生体信号検出部６で検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に上記心時相に対応する色相表示を行うよう指示し、上記所定時相だけ遡った時相から画像を再生すると共に、上記心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示するようになっている。
【００１８】
次に、このように構成された超音波診断装置において、生体信号検出部６で検出した心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示する動作について、図２〜図４を参照して説明する。まず、図１に示す超音波診断装置の通常の動作により、図４に示すように、画像表示器１２の画面に例えば診断部位としての心臓の断層像１８を表示すると共に、同一画面上の一部たとえば下部に生体信号としての心電波形１９を同時に表示する。
【００１９】
この状態で、図１に示す入力部１６を操作し、図４に示すように表示された心電波形１９上で特定時相としてのＲ波より所定時相だけ遡った位置（心収縮開始時）に色相表示開始バー２０を適宜移動して設定する（図２のステップ▲１▼）。この色相表示開始バー２０は、これが立てられた時相から心時相に対応する色相表示を開始するように指示するものであり、そのデータは図１に示すグラフィックメモリ８に書き込まれる。これにより、図１に示す制御・グラフィック部１０は、上記入力部１６からの指示信号を入力し、図４に示す心電波形１９上で上記色相表示開始バー２０の位置を認識し、Ｒ波より遡った時間ｔ1を算出し、記憶する（ステップ▲２▼）。
【００２０】
次に、入力部１６を再び操作し、上記心電波形１９上でＲ波より所定時相だけ経過した位置（心収縮末期）に色相表示終了バー２１を適宜移動して設定する(ステップ▲３▼）。この色相表示終了バー２１は、これが立てられた時相から心時相に対応する色相表示を終了するように指示するものであり、そのデータは図１に示すグラフィックメモリ８に書き込まれる。これにより、制御・グラフィック部１０は、上記入力部１６からの指示信号を入力し、図４に示す心電波形１９上で上記色相表示終了バー２１の位置を認識し、Ｒ波より経過した時間ｔ2を算出し 、記憶する（ステップ▲４▼）。
【００２１】
次に、制御・グラフィック部１０は、シネメモリ４への画像データの入力に対する出力の時遅れを上述の時間ｔ1に設定する（ステップ▲５▼）。このあたりの動作について、図３に示すタイミング線図を参照して説明する。図３（ａ）はリアルタイムで計測する場合のフレーム間隔のタイミングを示すもので、１フレームの時間ｔ0は例えば16.5msとされ、フレームレート１／ｔ0は60フレーム／ｓとされている。図３（ｂ）はリアルタイム計測時の画像データをシネメモリ４へ入力するタイミングを示すもので、順次全フレームのデータＤ1，Ｄ2，Ｄ3，…が入力されている。また、図３（ｃ）は上記画像データを入力したシネメモリ４から通常の動作でＤＳＣ５へ画像データを転送するタイミングを示すもので、この場合はテレビ表示のフレームレートである30フレーム／ｓに合わせるために１フレームおきに間引きを行ってＤ1，Ｄ3，Ｄ5，…のように転送している。しかし、図からも明らかなように時遅れはない。そして、図３（ｄ）は上記シネメモリ４から出力される画像データの時遅れタイミングを示すもので、上述のステップ▲５▼で設定された時間ｔ1だけ同図（ｃ）の出力タイミングより遅れて読み出される 。図３（ｄ）の場合、上記時遅れの時間ｔ1は33ms×２＝66msとなる。あるいは 、ｔ1＝33ms×３≒100msとしてもよい。このように、データ出力の時遅れを発生させるには、上記シネメモリ４の書き込みアドレスと読み出しアドレスとを変化させてやればよい。
【００２２】
このように、シネメモリ４からｔ1の時遅れをもって画像データを出力することにより、画像表示器１２のテレビ表示画面はリアルタイム時に時間ｔ1だけ遅れた表示となるが、図１に示す生体情報メモリ７はシネメモリ４に同期しているので、該生体情報メモリ７から出力される心電波形１９のデータも同じく時間ｔ1だけ遅れて表示されることとなり、特に問題はない。ここで、図４に示すように、色相表示開始バー２０は、心電波形１９上のＲ波を検出した時点より時間ｔ1だけ遡った位置に設定されているので、上述のことから、生体信号検出部６がＲ波を検出した時点が、テレビ表示の画面上では上記色相表示開始バー２０の位置となっている。
【００２３】
次に、入力部１６からの操作入力により、制御・グラフィック部１０は、図１に示す色相スケール部１４へ色相スケールを書き込むと共に、カラーデータメモリ１３へ色相情報を書き込む（図１のステップ▲６▼）。これにより、図４に示すように、色相表示の開始端２２が色相表示開始バー２０に対応すると共に、色相表示の終了端２３が色相表示終了バー２１に対応する色相スケール２４が画像表示器１２に表示される。なお、符号２５は現時相を表す現時点バーを示している。このとき、例えば色相表示の開始端２２が赤色とされ、色相表示の終了端２３が紫色とされ、それらの中間が赤から紫へと連続的に変化する色とされている。従って、この色相スケール２４の色の変化は、心電波形１９の心時相と対応することとなる。また、シネメモリ４からの画像データの読み出しに同期して、上記カラーデータメモリ１３から色相情報が読み出される。
【００２４】
これにより、図１において、シネメモリ４から画像データが図３（ｄ）に示す時遅れｔ1をもって順次読み出され、このシネメモリ４の読み出しタイミングに同期してカラーデータメモリ１３から図３（ｅ）に示すように色相情報ＣＬ1，ＣＬ2，…が読み出されて、合成部９へ送られる。合成部９では、ＤＳＣ５からの断層像データと、グラフィックメモリ８からのグラフィックデータと、カラーデータメモリからの色相情報ＣＬ1，ＣＬ2，…と、色相スケール部１４からの色相スケール２４のデータとが合成され、その後Ｄ／Ａ変換されて図４に示すように一つの画面に断層像１８と心電波形１９と色相スケール２４とが重畳して表示される。このとき、上記カラーデータメモリ１３から読み出された色相情報ＣＬ1，ＣＬ2，…が順次合成部９へ入力することにより、例えば図４に示す断層像１８の背景部分ＢＧの色が、図３（ｅ）に示すタイミングで順次変化することとなる。すなわち、図４に示す断層像１８が図３（ｄ）に示す画像データＤ1，Ｄ3のタイミングのときは色相情報ＣＬ1で示される色が表示され、画像データＤ5のタイミングのときは色相情報ＣＬ2で示される色が表示され、画像データＤ91，Ｄ93のタイミングのときは色相情報ＣＬ23で示される色が表示される。そして、図３（ｅ）及び図４に示すように、心電波形１９のＲ波から時間ｔ2が経過したところで上記背景部分ＢＧの色相表示は終了する。
【００２５】
図３（ｅ）のタイミング線図では、テレビ表示の２フレーム分を１色で順次表示して行き合計24色で表示した場合を示しているが、これらの各色の変化は同時に表示されている色相スケール２４の中に表示された色の変化と対応している。従って、断層像１８の背景部分ＢＧの色の変化により、上記断層像１８をリアルタイムで観察しながら心電波形１９上の心時相を同時に把握することができる。
【００２６】
図５は本発明における画像表示の他の例を示す説明図である。この画像表示例は、図４と同様に断層像１８と心電波形１９とが画像表示器１２の同一画面に重畳して表示された状態で、上記心電波形１９をフリーズする。その後、図１に示す入力部１６の操作入力により、心電波形１９上のＲ波より所定時相だけ遡った時点に第一色相開始バー２６を適宜移動して設定すると共に、上記Ｒ波より所定時相だけ経過した時点に第二色相開始バー２７を適宜移動して設定する。これらの設定により、所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケール２４′が、第一色相２６′と第二色相２７′とに分かれて表示される。このような入力設定後に、動画表示をすると、断層像１８の背景部分ＢＧの色が心電波形１９の心時相に従って変化する。すなわち、心電波形１９上の現時点バー２５の位置により、第一色相開始バー２６と第二色相開始バー２７との間に位置しているときは第一色相２６′の色（例えば赤）で背景部分ＢＧを表示し、第二色相開始バー２７と第一色相開始バー２６との間に位置しているときは第二色相２７′の色（例えば青）で背景部分ＢＧを表示する。従って、断層像１８の背景部分ＢＧの色の変化により、上記断層像１８をリアルタイムで観察しながら心電波形１９上の心時相を同時に把握することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、色相情報記憶手段によりメモリ部からの出力データに同期し生体信号検出手段で検出した生体信号の心時相に対応して色が変化する色相情報を記憶し、指示手段により前記検出された生体波の特定時相より所定時相だけ遡った時相を設定し、その遡った時相から画像を再生すると共に上記心時相に対応する色相表示を行うよう指示して、上記所定時相だけ遡った時相から画像を再生すると共に、上記心時相の変化に対応する色相表示を表示画像の一部に表示することができる。これにより、画像表示手段に表示される断層像をフリーズすることなく、リアルタイムで観察しながら心時相の変化に対応する色相表示を行うことができる。また、上記生体信号検出手段からの生体信号の所定幅内の心時相と色相の変化との関係を示す色相スケールを記憶する手段を設け、特定時相より所定時相だけ遡った時相から画像を再生する際に、観察している時相を示すために色相スケールを時相に合わせて表示することにより、画像表示手段に表示される断層像をリアルタイムで観察しながら色相表示による生体信号の心時相を同時に把握することができる。従って、被検体について常時経時的な変化を断層像で観察することができ、精度の高い診断を行うことができると共に、診断効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】上記超音波診断装置で検出した生体信号の心時相の変化に対応する色相表示の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】上記心時相の変化に対応する色相表示の動作を説明するためのタイミング線図である。
【図４】上記心時相の変化に対応する色相表示の画像表示例を示す説明図である。
【図５】本発明における画像表示の他の例を示す説明図である。
【図６】従来の超音波診断装置において断層像をリアルタイムで観察する場合の心電波形の表示による心時相の把握の仕方を示す説明図である。
【図７】従来の超音波診断装置において断層像をシネメモリ再生する場合の心電波形の表示による心時相の把握の仕方を示す説明図である。
【符号の説明】
１…探触子
２…超音波送受信部
３…Ａ／Ｄ変換器
４…シネメモリ
５…ＤＳＣ
６…生体信号検出部
７…生体情報メモリ
８…グラフィックメモリ
９…合成部
１０…制御・グラフィック部
１１…Ｄ／Ａ変換器
１２…画像表示器
１３…カラーデータメモリ
１４…色相スケール部
１６…入力部
１８…断層像
１９…心電波形
２４，２４′…色相スケール
【図１】
0003794721.tif 000002
【図２】
0003794721.tif 000003
【図３】
0003794721.tif 000004
【図４】
0003794721.tif 000005
【図５】
0003794721.tif 000006
【図６】
0003794721.tif 000007
【図７】
0003794721.tif 000008