JPH08238242A

JPH08238242A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH08238242A
Application number: JP7068965A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hanasaka; 智花阪; Shinji Kishimoto; 眞治岸本; Akira Sasaki; 明佐々木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波診断装置において、生体波形上の関心時
相区間を一旦設定すれば、後は画像メモリ内の、上記で
設定した関心時相区間の画像のみを自動選択し、ループ
再生ができるようにする。【構成】画像記憶手段５と、生体信号検出手段６と、生
体信号記憶手段７と、画像記憶手段５と、装置条件設定
手段１０とを有する超音波診断装置において、上記画像
記憶手段５で記録した複数枚画像の内、前記装置条件設
定手段１０で設定した生体波形上の関心時相区間のみの
画像を選択し、ループ再生を行う関心時相区間ループ再
生制御手段１３を設けたものである。【効果】画像メモリのループ再生の際、毎回、ユーザの
設定を必要とせずに、関心時相区間だけの動画像をルー
プ再生できるため、観察したい時相の動画像のみをじっ
くりとスロー速度で観察できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置の画像
メモリループ再生技術に関し、特に、心電波形上の関心
時相区間のみの画像をループ再生できる超音波診断装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波診断装置においては、走査
画像を一旦、大容量の画像メモリに録画し、録画した動
画像を繰り返し再生できるループ再生手段が設けられて
いる。このループ再生手段によれば、再生速度を遅くす
ることにより、血管や心臓等の動きを詳細に観察でき
る。また、昨今の技術革新により成し得た、ハイフレー
ムレイト画像の場合、リアルタイム時には肉眼視できな
かった複雑な動きをする心臓弁等が、再生速度を遅くす
ることによりその動きが確実に把握できるようになって
きているため、特に、循環器向けの超音波診断装置にお
いては、必須の機能となっている。さて、ループ再生方
式としては、従来、以下の方式があった。

【０００３】（１）全録画像再生方式これは、画像メモリに記憶した画像を全てループ再生す
る最も単純な方法である。ループ端での画像間の時相の
つながりを見やすくするため、画像録画の際、心電波形
上のＲ波情報を同時に記録しておき、ループ再生時、画
像メモリ内の最古Ｒ波時相の画像から、最新Ｒ波時相の
画像までの区間を再生する場合もある。

【０００４】（２）再生区間指定再生方式これは、ユーザが、再生区間の両端の画像を指定する方
法である。これにより、ユーザの関心区間の画像だけを
ループ再生できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００６】前記従来の超音波診断装置においては、心
電波形上の関心時相区間、例えば、収縮期だけの動画像
を観察しようとした時、（１）全録画像再生方式におい
ては、観察対象外の時相区間（ここでは、拡張期）の画
像も再生されるため、ユーザは不必要な観察時間を過ご
すことになる。また、詳細に観察するため、再生速度を
遅くすればするほど、不必要な観察時間が更に増大して
いく。時間的な問題だけでなく、画像観察に集中できな
くなるといった問題があった。

【０００７】また、（２）再生区間指定再生方式におい
ては、画像再生区間を設定できるため、前述のような不
必要な観察時間が生ずるといった問題はない。しかし、
画像メモリ録画終了時の心電波形の時相は毎回同じとは
限らないので、再生の際、毎回、心電波形上の関心時相
区間に対応するよう、手動で画像メモリの再生区間を設
定しなければならず、煩わしいといった問題がある。

【０００８】本発明の目的は、心電波形上の関心時相区
間、例えば、収縮時の時相を一旦設定すれば、後は画像
メモリ内の、前記で設定した関心時相区間の画像のみを
自動選択し、ループ再生できる超音波診断装置を提供す
ることにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かになるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば以下
のとおりである。

【００１１】被検体に超音波を送受信する超音波送受信
手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を
用いて被検体内の断層データを所定周期で繰り返して得
る断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系
列の複数画像を記憶する画像記憶手段と、前記被検体の
生体波を検出する生体信号検出手段と、その時系列の生
体信号情報を記憶する生体信号記憶手段と、前記画像記
憶手段から出力された画像データを表示する画像表示手
段と、装置の各種条件を設定するための装置条件設定手
段と、装置全体を制御する装置制御手段とを有する超音
波診断装置において、前記画像記憶手段で記憶した複数
枚画像の内、前記装置条件設定手段で設定した生体波形
上の関心時相区間のみの画像を選択し、ループ再生を行
う関心時相区間ループ再生制御手段を設けたものであ
る。

【００１２】

【作用】前述の手段によれば、生体波形上の関心時相区
間を一旦設定すれば、画像メモリのループ再生の際、自
動的に関心時相区間に対応した画像のみをループ再生で
きるので、ユーザの手間をかけずに、関心時相区間の動
画像の動きを集中して観察できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を用いて詳
細に説明する。

【００１４】図１は、本発明による超音波診断装置の一
実施例の概略構成を示すブロック構成図である。本実施
例の超音波診断装置は、図１に示すように、探触子１
と、超音波送受信回路２と、Ａ／Ｄ変換器３と、バッフ
ァメモリ４と、画像メモリ５と、心電検出回路６と、Ｒ
波トリガ信号メモリ７と、Ｄ／Ａ変換器８と、画像表示
器９と、操作パネル１０と、メインコントローラ１１
と、関心時相区間ループ再生制御器１３とを備えてい
る。

【００１５】前記探触子１は、被検体１２に超音波を送
受信するもので、複数の振動子が内蔵されている。前記
超音波送受信回路２は、前記探触子１に設けられた超音
波振動子から被検体１２へ送信する超音波ビームを形成
するためのパルサ、送信遅延回路、被検体１２内よりの
反射（受信）エコー信号を探触子１で受信し変換して得
られた電気信号を増幅する増幅器、受波信号に所定の遅
延時間を与えて位相を揃えた受波信号を加算して出力す
る整相回路、この整相回路で整相加算された信号を検出
する検波器等からなっている。これら探触子１と超音波
送受信回路２とで超音波送受信手段を構成しており、前
記探触子１で超音波ビームを被検体１２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。

【００１６】前記Ａ／Ｄ変換器３は、前記超音波送受信
回路２からの反射エコー信号を入力してデジタル信号に
変換するものである。前記バッファメモリ４は、内部に
２つのラインメモリを有し、前記Ａ／Ｄ変換器３から出
力されたデジタル信号を超音波ビームの１走査線または
複数の走査線毎に前記２つのラインメモリに交互に書き
込みと読み出しを繰り返して後述の画像メモリ５へ送出
するものである。そして、これらＡ／Ｄ変換器３とバッ
ファメモリ４と後述のメインコイントローラ１１とで断
層走査手段を構成している。

【００１７】前記画像メモリ５は、前記バッファメモリ
４から出力される時系列の複数画像データを順次記憶し
て断層画像を形成する画像記憶手段となるものであり、
複数フレームの画像を記憶可能な記憶容量を有する例え
ば半導体メモリからなっている。

【００１８】前記心電検出回路６は、被検体１２の心電
波形を検出する生体信号検出手段である。図示を省略し
たが、その中には、前記被検体１２に取り付けた電極か
ら得られる心電信号を絶縁増幅するアイソレーションア
ンプと、前記得られた心電信号の波形から基準となるＲ
波時相を検出し、Ｒ波トリガ信号を生成するＲ波タイミ
ング検出回路とが内蔵されている。

【００１９】前記Ｒ波トリガ信号メモリ７は、前記心電
検出回路６から出力されるＲ波トリガ信号を一定の順序
で記憶する生体信号記憶手段である。前記画像メモリ５
と同様、例えば半導体メモリからなっている。

【００２０】前記Ｄ／Ａ変換器８は、前記画像メモリ５
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。前記画像表示器９は、前記Ｄ／Ａ変換
器８からのアナログビデオ信号、及び前記心電検出回路
６からの生体波形を入力して、テレビ表示方式により画
像として表示するものであり、例えばテレビモニターか
らなる。そして、これらＤ／Ａ変換器８と画像表示器９
とで、前記画像メモリ５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。

【００２１】前記操作パネル１０は、この超音波診断装
置の各種条件（モード、フリーズ等）を外部から設定す
るための装置条件設定手段であり、例えば、各種スイッ
チやつまみ、あるいは、トラックボール、タッチパネル
等から成る。

【００２２】前記メインコントローラ１１は、前記操作
パネル１０から送出される各種条件設定情報に基づいて
前記の各構成要素の動作を制御する装置制御手段であ
り、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）及び各種情報を記憶
するメモリ等から構成されている。

【００２３】前記関心時相区間ループ再生制御器１３
は、前記画像メモリ５に複数の断層像を記憶後、あらか
じめ操作パネル１０で指定された関心時相区間に対応す
るよう、Ｒ波トリガ信号メモリ７に記憶したＲ波トリガ
信号に基づいて画像メモリ５のループ再生区間を算出
し、この算出された再生区間に基づいて、画像メモリ５
のループ再生を行うものである。

【００２４】次に、本実施例の超音波診断装置の動作に
ついて図１を用いて詳細に説明する。

【００２５】まず、本発明で必要な関心時相区間の設定
について説明する。ユーザは、通常被検体１２に対し、
本実施例の超音波診断装置を用いて画像観察を行う前
に、予め、観察対象となる以下の関心時相区間の設定を
行う。

【００２６】Ｔｓ：Ｒ波時相を基点としたループ再生開
始時相までの経過時間Ｔｅ：Ｒ波時相を基点としたループ再生終了時相までの
経過時間但し、Ｔｓ、ＴｅともＲ波時相より手前、つまり、時間
的にＲ波時相より古いのであれば、符号は負で、逆に、
Ｒ波時相より後ろ、つまり、時間的にＲ波時相より新し
いのであれば、符号は正となる。また、Ｔｓ≦Ｔｅでな
ければならない。

【００２７】操作パネル１０上のつまみやキーボード等
を用いて前記経過時間Ｔｓ及びＴｅを設定する。例え
ば、収縮期を中心に観察するとして、具体的には、Ｒ波
の前０．０５秒〔ｓ〕からＲ波の後０．３０秒〔ｓ〕ま
でを関心時相区間とする。つまり、

【００２８】

【数１】Ｔｓ＝−０．０５秒〔ｓ〕、Ｔｅ＝＋０．３０秒〔ｓ〕………（１）と設定する。この設定値は、メインコントローラ１１を
経由し、関心時相区間ループ再生制御器１３へ通知され
る。もちろん、画像観察前だけでなく、画像メモリルー
プ再生時でも、前記関心時相区間の設定をすることがで
きる。例えば、最初は収縮期全体を観察対象としていた
が、画像観察をした上で異常な動きがあった収縮期初期
のみに絞って観察対象とする場合が考えられる。

【００２９】また、前記関心時相区間の設定は、メイン
コントローラ１１の内部にある不揮発性メモリに記憶さ
れ、超音波診断装置の電源がオフ（ＯＦＦ）になっても
設定値は保持される。つまり一旦設定を行えば、ユーザ
が変更をしない限り、再設定は不要となる。

【００３０】次に、本発明の中心である関心時相区間ル
ープ再生制御器１３の動作について、図２〜図４を参照
して詳細に説明する。

【００３１】図２は、心電検出回路６において、被検体
１２から得られる心電波形（図２の（ａ））を、Ｒ波ト
リガ信号（図２の（ｂ））に変換する動作を示したもの
である。心電波形のピークとなるＲ波への急峻な立ち上
がりを検出し、それを矩形パルスに変換する。Ｒ波の立
ち上がりで信号レベルがロー（Ｌ）からハイ（Ｈ）にな
り、一定時間後、ロー（Ｌ）に戻る。つまり、心電検出
回路６では、Ｒ波のタイミングではハイ（Ｈ）、それ以
外では、ロー（Ｌ）となるＲ波トリガ信号を作成するの
である。このＲ波トリガ信号は、Ｒ波トリガ信号メモリ
７に順次記憶されていく。

【００３２】図３は、前記関心時相区間ループ再生制御
器１３における動作を示したものである。図３の（ａ）
は、Ｒ波トリガ信号メモリ７の状態を示している。Ｒ波
トリガ信号メモリ７内では、前記Ｒ波トリガ信号がハイ
（Ｈ）の時は‘１’に、ロー（Ｌ）の時は‘０’として
記録されている。最大記録データ数をＮＲ、１データ当
たりのサンプリング時間をΔＴＲとすれば、このＲ波ト
リガ信号メモリの最大記録時間ＴＲは、以下の式で得ら
れる。

【００３３】

【数２】ＴＲ＝ＮＲ×ΔＴＲ…………（２）図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に対応したＲ波トリガ信
号である。図３の（ｃ）は、画像メモリ５の状態を示し
ている。画像メモリ５には、ＮＩ枚の画像を記録できる
ものとする。また、画像一枚当たりの走査時間をΔＴＩ
とすれば、この画像メモリの最大記録時間ＴＩは、以下
の式で得られる。

【００３４】

【数３】ＴＩ＝ＮＩ×ΔＴＩ…………（３）画像メモリ再生時にＲ波トリガ信号メモリの情報を適用
するとなれば、ＴＲ＝ＴＩである必要がある。ところ
で、画像一枚当たりの走査時間ΔＴＩは、装置の各種条
件、例えば、走査線密度や、走査角度等により値は異な
ってしまう。そこで、装置の条件により最も小さくなる
ΔＴＩにおいて、ＴＲ＝ＴＩとなるようメモリ容量を設
定すればよい。便宜上、本実施例においては、ＴＲ＝Ｔ
Ｉとしている。

【００３５】Ｒ波トリガ信号メモリ７、画像メモリ５と
も、メモリの先頭から順次記憶していき、メモリ後端に
達したら、また、メモリの先頭から記憶していく循環メ
モリである。前記図３においては、分かり易くするた
め、丁度メモリ端に達した時、操作パネル１０によりユ
ーザが録画停止操作を行ったもとのしている。

【００３６】このような状態において、図３の（ｄ）に
示すような再生表示画像が、図４に示す処理手順によ
り、決定される。

【００３７】図４は、前記の設定に基づき、Ｒ波トリガ
信号メモリ７内のＲ波情報を検索し、ループ再生画像の
選択に至るまでの処理手順をＰＡＤ形式で表したもので
ある。

【００３８】以下、図３を参照しながら、図４に示す処
理順序に従って説明していく。

【００３９】（ステップ１）まず、図３に示すＲ波トリ
ガ信号メモリ７内のＲ波に相当するデータ‘１’をメモ
リの先頭（図面左側）から検索し、見つかったデータ位
置を記憶する。

【００４０】図４の（ステップ１）に示すように、Ｒ波
トリガ信号メモリ７を１次元テーブルＲＭ（ｉ）（ｉ＝
１〜ＮＲの整数）として取り扱う。変数ＲＲをＲ波デー
タの個数、変数ｉをループカウンターとすると、図４中
に示すフローにより、Ｒ波トリガ信号メモリ７内のＲ波
データ位置を示すテーブルＲＭが求められる。

【００４１】図４の（ステップ１）に示すように、も
し、ＲＲ＝０であれば、Ｒ波トリガ信号メモリ内にＲ波
データが無いことになり、処理を中断する。

【００４２】（ステップ２）以下、Ｒ波データの数だ
け、ステップ２〜ステップ４の処理を繰り返す。なお、
変数ｉは、ループカウンターを示し、１〜ＲＲまでの整
数とする。

【００４３】ステップ２では、Ｒ波トリガ信号メモリ７
の先頭（図３の紙面上左側）を基準時間（０秒〔ｓ〕）
とした時のＲ波データ位置までの経過時間を求める。こ
のＲ波経過時間テーブルＴＲ（ｉ）は、以下の式（４）
で得られる（図３の（ｂ）、図４の（ステップ２）参
照）。

【００４４】

【数４】ＴＲ（ｉ）＝Ｒ（ｉ）×ΔＲ…………（４）（ステップ３）ステップ３では、前記ステップ２で求め
たＲ波経過時間、及びあらかじめユーザが設定した関心
時相区間（変数名Ｔｓ、Ｔｅ）から、関心時相区間に対
する画像メモリ再生対象区間の両端での経過時間を求め
る。ここで、前記画像メモリ再生対象区間の両端での経
過時間をそれぞれ、再生開始経過時間（テーブル名ＴＲ
ｓ）及び再生終了経過時間（テーブル名ＴＲｅ）とすれ
ば、ＴＲｓ（ｉ）及びＴＲｅ（ｉ）は、以下の式
（５），（６）で得られる（図３の（ｂ）、図４の（ス
テップ３）参照）。

【００４５】

【数５】ＴＲｓ（ｉ）＝ＴＲ（ｉ）＋Ｔｓ…………（５）

【００４６】

【数６】ＴＲｅ（ｉ）＝ＴＲ（ｉ）＋Ｔｅ…………（６）（ステップ４）ステップ４では、ステップ３で求めた、
再生開始経過時間、及び、再生終了経過時間を、各経過
時間を画像一枚当たりの走査時間（ΔＴＩ）で除するこ
とにより、再生開始画像番号及び再生終了画像番号を求
めることができる。つまり、再生開始画像番号（テーブ
ル名Ｌｓ）及び再生終了画像番号（テーブル名Ｌｅ）
は、以下の式（７），（８）で得られる。（図３の
（ｄ）、図４の（ステップ４）参照）。

【００４７】

【数７】Ｌｓ（ｉ）＝（ＴＲｓ（ｉ）＋Ｔｋ）／ΔＴＩ…………（７）

【００４８】

【数８】Ｌｅ（ｉ）＝（ＴＲｅ（ｉ）＋Ｔｋ）／ΔＴＩ…………（８）ここで、Ｔｋは、画像１枚を走査する上で、最大ΔＴＩ
の画像内時間差があるため、画像１枚のどの箇所を走査
した瞬間を、その画像の経過時間とするかを決定するも
のである。ここでは、丁度画像の中央を走査した時をそ
の画像の経過時間とするよう、

【００４９】

【数９】Ｔｋ＝ΔＴＩ／２…………（９）とした（図４の（ｃ）参照）。

【００５０】以上、全てのＲ波データに関して、ステッ
プ２〜ステップ４の処理を行うことによって、画像メモ
リ５内の全てのＲ波時相に対する再生開始画像番号、及
び、再生終了画像番号を求めることができる。以上の処
理は、操作パネル１０により画像メモリの録画終了操
作、あるいはループ再生開始操作が行われた時に、装置
内部で実行すれば良い。ユーザの設定を必要とせずに、
関心時相に対する画像メモリ再生範囲の設定が行われる
わけである。

【００５１】そして、操作パネル１０によりループ再生
開始操作が行われた時は、求めたＬｓ（ｉ）、Ｌｅ
（ｉ）に基づいて、以下のような順序で画像メモリの再
生を行えばよい。

【００５２】Ｌｓ（１）→…→Ｌｅ（１）→Ｌｓ（２）
→…→Ｌｅ（２）→Ｌｓ（２）…→…Ｌｓ（ＲＲ）→…
→Ｌｅ（ＲＲ）→Ｌｓ（１）→（以下循環）。

【００５３】図３の（ｄ）においては、画像番号２〜５
及び１１〜１４が再生範囲である。再生順序は、Ｎｏ．２→Ｎｏ．３→Ｎｏ．４→Ｎｏ．５→Ｎｏ．１１
→Ｎｏ．１２→Ｎｏ．１３→Ｎｏ．１４→Ｎｏ．２（以
下循環）となり、関心時相区間Ｔｓ〜Ｔｅのみのループ再生が行
えることになる。

【００５４】操作パネル１０によりループ再生の方向を
反転するような操作が行われた時は、前記順序と逆に画
像メモリの再生を行えばよい。

【００５５】以上、関心時相区間ループ再生制御器１３
の動作について説明した。ところで、関心時相区間を短
く設定した場合、画像メモリ５に記憶した画像枚数ＮＩ
に対するループ再生の対象となる画像枚数ＮＬとの比Ｋ
＝ＮＬ／ＮＩがかなり小さくなる。このような場合、予
め初期再生速度を十分に小さくすることにより、詳細観
察の使い勝手がよくなる。具体的には、画像録画時と同
等の再生速度を１としたなら、初期速度を１／Ｋと設定
することにより実現できる。これにより、再生開始時
は、画像メモリのループ再生１周に要する時間が一定に
なるわけで、関心時相区間が広い時は、少し早い速度で
再生でき、関心時相区間が狭い時は、ゆっくりした速度
で観察できることになる。

【００５６】また、画像メモリ内の全ての関心時相区間
をループ再生の対象とするのでなく、最も新しい区間だ
けを再生対象にすることもできる。具体的には、図４の
（ステップ２）〜（ステップ４）までの繰り返しをｉ＝
ＲＲのみにすればよい。リアルタイム観察時に、一瞬、
関心時相区間における異常動作を見たとき、次の関心時
相区間がくるまでに、フリーズ動作、つまり、録画停止
操作を行った時、最新の関心時相区間の画像だけが必要
であるから、観察効率をあげるためにも必要な手段とい
える。

【００５７】以上、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ることは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を説明すれば、以下のと
おりである。

【００５９】画像メモリループ再生の際、ユーザの設定
を必要とせずに、関心時相区間だけの動画像をループ再
生できるため、ユーザの負担をかけずに、観察したい時
相の動画像のみをじっくりとスロー速度で観察できる。
これにより、診断精度、及び、診断効率の向上を図るこ
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一実施例の概略
構成を示すブロック構成図である。

【図２】本実施例の心電波形をＲ波トリガ信号に変換す
る動作を説明するための図である。

【図３】本実施例の関心時相区間ループ再生制御器の動
作を説明するための図である。

【図４】本実施例の関心時相区間ループ再生制御器の処
理手順を示したフローチャートである。

【符号の説明】

１探触子２超音波送受信回路３Ａ／Ｄ変換器４バッファメモリ５画像メモリ６心電検出回路７Ｒ波トリガ信号メモリ８Ｄ／Ａ変換器９画像表示器１０操作パネル１１メインコントローラ１２被検体１３関心時相区間ループ再生制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に超音波を送受信する超音波送受信
手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を
用いて被検体内の断層データを所定周期で繰り返して得
る断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系
列の複数画像を記憶する画像記憶手段と、前記被検体の
生体波を検出する生体信号検出手段と、その時系列の生
体信号情報を記憶する生体信号記憶手段と、前記画像記
憶手段から出力された画像データを表示する画像表示手
段と、装置の各種条件を設定するための装置条件設定手
段と、装置全体を制御する装置制御手段とを有する超音
波診断装置において、前記画像記憶手段で記憶した複数
枚画像の内、前記装置条件設定手段で設定した生体波形
上の関心時相区間のみの画像を選択し、ループ再生を行
う関心時相区間ループ再生制御手段を設けたことを特徴
とする超音波診断装置。