JPH08322834A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、心拍周期の変動に追従して特
定の心時相の画像データを記憶できる超音波診断装置を
提供することである。 【構成】本発明は、被検体の断面を超音波ビームで繰り
返しスキャンし、画像データを繰り返し取得する超音波
診断装置において、心臓の動きを検出して心拍信号を出
力する心電図用センサ１７と、画像データを記憶するフ
レームバッファ１３と、心拍信号を周波数に関して逓倍
し、クロック信号の周波数を逓倍された心拍信号の周波
数に追従させ、クロック信号に基づいて画像データを記
憶するタイミングを制御するフレームバッファコントロ
ーラ１６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体の断面を超音波
ビームで繰り返しスキャンし、画像データを繰り返し取
得する超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断において、ストレスエコー
法、コントラストエコー法と呼ばれる診断方法がある。
ストレスエコー法とは、被検体に運動等の負荷をかけて
心臓の動きの変化を断層像上で経時的に観察する方法で
ある。また、コントラストエコー法とは、血管に造影剤
を注入し、その広がりの様子を断層像上で経時的に観察
する方法である。

【０００３】これらの方法では、心拍サイクルの繰り返
しの中で、収縮終期や拡張期等の特定の心時相の断層像
だけを追跡することは診断効率及び精度の観点から非常
に有効であるとされる。このため、心拍同期と呼ばれる
機能が普及的に装備されているものが多い。この心拍同
期機能は、心電図上でオペレータが特定の心時相を指定
すると、この心時相の断層像だけを選択的に表示し、ま
た記録することを可能とする非常に優位的なものであ
る。装置側では、指定された特定の心時相の到来を、心
電波形上でスパイク状に表れるＲ波を起点としてクロッ
クをカウントし、このカウント数がＲ波から上記特定の
心時相までの期間に対応する数に達したタイミングで図
っている。

【０００４】ところで、心拍周期には個人差があるし、
また同一個人であっても一定であるとは限らない。した
がって、カウント数がＲ波から上記特定の心時相までの
期間に対応する数に達したにも関わらず、実際には特定
の心時相には至っていない、または過ぎているという事
態が生じる。通常、このような事態を、オペレータが心
電図を見ながら特定の心時相を心拍周期の変動に応じて
マニュアルで随時修正することで対処している。

【０００５】したがって、オペレータは心電波形にも注
意を払い、適宜修正操作を行わねばならず、肝心の断層
像を観察することに専念することができないという不具
合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、心拍
周期の変動に追従して特定の心時相の画像データを記憶
できる超音波診断装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検体の断面
を超音波ビームで繰り返しスキャンし、画像データを繰
り返し取得する超音波診断装置において、心臓の動きを
検出して心拍信号を出力する心電図用センサと、前記画
像データが供給される記憶手段と、前記心拍信号を入力
しクロック信号を出力するものであって、前記心拍信号
を周波数に関して逓倍し、前記クロック信号の周波数を
逓倍された心拍信号の周波数に追従させる手段と、前記
クロック信号に基づいて前記記憶手段が画像データを記
憶するタイミングを制御する手段とを具備する。

【０００８】

【作用】本発明では次のような作用が実現される。心拍
周期が変動すると、それに応じて心拍信号の周波数が変
化する。逓倍された心拍信号の周波数にクロック信号の
周波数が追従して変化する。画像データの記録タイミン
グはクロック信号に基づいて計られるので、心拍周期が
変動しても、画像データを記憶するタイミングを特定の
心時相に固定することが可能となる。したがって、オペ
レータは心電波形に注意を払う必要がなくなり、画像を
観察することに専念することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例による超音波診断装置
の構成を示すブロック図である。なお、ここではセクタ
電子走査方式を一例に説明するが、リニア電子走査方式
等他の走査方式であることは制限されない。プローブ１
０はその先端に複数の圧電素子が配列された振動子が装
備される。プローブコントロール部１１は、図示しない
が、クロック発生器、レートパルス発生器、送信遅延回
路、パルサから構成される。クロック発生器は、クロッ
クパルスを発生する。レートパルス発生器は、クロック
パルスを分周し、例えば５ＫＨｚのレートパルスを発生
する。このレートパルスはチャンネル数分に分配され、
送信遅延回路で超音波をビーム状に集束し、且つ超音波
ビームを予定の方向に振るために必要な遅延時間がチャ
ンネル毎に与えられ、パルサに送り込まれる。パルサ
は、レートパルスを受けたタイミングで高周波の電圧パ
ルスをチャンネル毎に出力する。この電圧パルスはケー
ブルを介してプローブ１０の圧電素子に供給される。こ
れにより、プローブ１０から超音波パルスが被検体内に
送信される。送信された超音波パルスは、音響インピー
ダンスの境界で反射する。この反射波は、プローブ１０
の圧電素子で受信され、電気信号に変換され、データ処
理部１２に取り込まれる。

【００１０】データ処理部１２は、図示しないが、増幅
器、受信遅延回路、加算器、包絡検波回路から構成され
る。データ処理部１２に取り込まれた受信信号は、ま
ず、増幅器で増幅され、そして受信遅延回路でチャンネ
ル毎に遅延時間を与えられ、加算器で加算される。これ
により、予定の方向からの反射成分だけが強調される。
この加算器の出力信号は、包絡検波回路で検波される。
この検波信号はディジタルに変換される。これにより、
Ｂモード画像、つまり組織断層像の元になる画像データ
が生成される。この画像データは、フレームバッファ１
３を介して表示制御部１４に送られる。表示制御部１４
は、ディジタルスキャンコンバータ及びディジタルアナ
ログコンバータを備えてなり、画像データをビデオ映像
信号に変換して表示装置（ＣＲＴ）１５に供給する。表
示装置１５は、ビデオ映像信号を断層像としてビジュア
ルに濃淡表示する。

【００１１】心電図用センサ１７は、心臓の動きを検出
して心拍信号を電圧信号として出力する。フレームバッ
ファ１３は、複数フレーム分の画像データを一時的に記
憶可能な容量を有するメモリである。フレームバッファ
コントロール部１６は、心電図用センサ１７からの心拍
信号を入力し、フレームバッファ１３に収集信号を出力
する。フレームバッファ１３は、収集信号を受けたタイ
ミングでデータ処理部１２から供給されている画像デー
タを１フレーム分記憶する。

【００１２】図２は、フレームバッファコントロール部
１６の構成を示すブロック図である。フレームバッファ
コントロール部１６は、逓倍器１８、位相同期ループ回
路（ＰＬＬ回路;Phase Lock Loop）１９と、収集コント
ローラ２０とから構成される。

【００１３】逓倍器１８は、心電図用センサ１７からの
心拍信号を周波数に関して一定に逓倍する。ＰＬＬ回路
１９は、逓倍器１８で一定に逓倍された心拍信号を入力
し、クロック信号を出力するものであって、発振回路か
らのクロック信号の周波数を、逓倍された心拍信号の周
波数に追従させ、１心拍周期のうちに発振するクロック
信号の発振数が心拍周期の変動に依存しないで常に一定
となるように制御する。収集コントローラ１９は、ＰＬ
Ｌ回路１８から出力されるクロック信号に基づいて特定
のタイミングで収集信号をフレームバッファ１３に出力
する。

【００１４】ＰＬＬ回路１９は、図示しないが、電圧制
御型発振回路、位相比較器、低域通過フィルタ、増幅器
から構成される。電圧制御型発振回路は、フリーランニ
ング周波数でクロック信号を発振する。このクロック信
号は、収集コントローラ２０と共に、位相比較器にも供
給される。位相比較器は逓倍された心拍信号とクロック
信号との位相差に比例した誤差信号を出力する。この誤
差信号は、低域通過フィルタで不要な高周波成分が除去
され、さらに増幅されて、制御電圧として電圧制御型発
振回路に供給される。電圧制御型発振回路は、心拍信号
とクロック信号との位相差が小さくなるような方向にク
ロック信号の発振周波数を変化させる。

【００１５】次に本実施例の動作について説明する。被
検体の断面はプローブ１０からの超音波ビームにより一
定のフレームレートで繰り返しスキャンされる。データ
処理部１２は１フレーム分の画像データを一定のフレー
ムレートで時系列で次々と生成する。この画像データ
は、フレームバッファ１３を介して表示制御部１４に送
られ、表示制御部１４でビデオ映像信号に変換され、表
示装置１５に動画像としてビジュアルに濃淡表示され
る。

【００１６】次にフレームバッファ１３への画像データ
の記憶動作に関して説明する。図３はフレームバッファ
１３の記憶動作を説明するためのタイムチャートであ
る。フレームバッファ１３には、データ処理部１２で生
成される画像データＩ1 ，Ｉ2，Ｉ3 …が順番に供給さ
れる。フレームバッファコントロール部１６から収集信
号がフレームバッファ１３に供給されたとき、フレーム
バッファ１３は収集信号が供給されたタイミングにデー
タ処理部１２から供給された画像データを記憶する。

【００１７】次にフレームバッファコントロール部１６
が収集信号を出力する動作を図４を参照して説明する。
収集コントローラ２０は、ＰＬＬ回路１９からのクロッ
ク信号に基づいて収集信号を出力するタイミングを計
る。図４（ａ）には心拍サイクルの前段でクロック信号
に基づいて４回収集信号が出力され、１心拍サイクルに
つき４フレームの画像データずつ記憶されるケースが示
されている。図４（ｂ）には心拍サイクルの中央付近で
１回収集信号が出力され、１心拍サイクルにつき１フレ
ームの画像データずつ記憶されるケースが示されてい
る。

【００１８】ここで、心拍周期が変動した場合を考えよ
う。ＰＬＬ回路１９の逓倍器１８により、心拍信号は、
周波数に関して一定に逓倍される。逓倍された心拍信号
の周波数に追従してクロック信号の周波数がＰＬＬ回路
１９により変化される。例えば、心拍数が一時的に高く
なり、心拍周期が短く、心拍信号の周波数が高くなった
とき、それに追従（比例）してクロック信号の周波数も
高くなる。心拍数が一時的に低くなり、心拍周期が長
く、心拍信号の周波数が低くなったとき、それに追従
（比例）してクロック信号の周波数も低くなる。１心拍
周期のうちに発振するクロック信号の発振数が心拍周期
の変動に依存しないで常に一定となるように、ＰＬＬ回
路１９からのクロック信号の周波数は心拍信号の周波数
の変化に応じて変化される。

【００１９】収集コントローラ１９は、心拍サイクルの
起点から特定の心時相までの期間を、心拍サイクルの起
点から計数したクロック数に基づいて認識する。ここ
で、特定の心時相として、例えば拡張初期を考えよう。
心拍サイクルの起点から、この拡張初期までの期間は、
心拍周期の変動に応じて変化する。定常的な心拍周期で
あれば、上記期間はクロック周期×ｎに一致する。拡張
初期はクロックの計数値が、ｎに達したタイミングとし
て計られる。クロック周期が一定であるとすると、心拍
周期が変動すると、心拍サイクルの起点から上記期間経
過した時点は特定の心時相、つまり拡張初期から外れて
しまう。しかし、本実施例では、心拍信号の周波数が変
動すると、それに比例してクロック信号の周波数も変化
する。したがって、クロック周期×ｎの期間も変化し、
これにより心拍サイクルの起点から上記期間経過した時
点は、特定の心時相、つまり拡張初期から外れない。

【００２０】したがって、心拍周期が変動しても、常に
同じ心時相に対応する画像データだけをフレームバッフ
ァ１３に記憶することができる。これにより、オペレー
タは心電図を見ながら心拍周期の変動に応じて画像を記
憶するタイミングをマニュアルで随時修正することとい
う煩わしさから解放され、肝心の断層像を観察にのみ専
念することができる。

【００２１】なお本実施例においてフレームバッファコ
ントローラ１６は図５のように変形することができる。
この変形例では、ＣＰＵ２２はカウンタ２１を介して心
拍周期の変動を計測し、この変動に応じて収集コントロ
ーラ１９が収集信号を出力するタイミングを制御する。
このような構成によっても心拍周期の変動に対応して特
定の心時相の画像データだけを自動的に記憶する効果が
得られる。本発明は上述した実施例に限定されることな
く種々変形して実施可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明では次のような効果が達成され
る。心拍周期が変動すると、それに応じて心拍信号の周
波数が変化する。逓倍された心拍信号の周波数にクロッ
ク信号の周波数が追従して変化する。画像データの記録
タイミングはクロック信号に基づいて計られるので、心
拍周期が変動しても、画像データを記憶するタイミング
を特定の心時相に固定することが可能となる。したがっ
て、オペレータは心電波形に注意を払う必要がなくな
り、画像を観察することに専念することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波診断装置のブロ
ック図。

【図２】図１のフレームバッファコントローラのブロッ
ク図。

【図３】フレームバッファの入力画像と記憶画像との関
係を示すタイムチャート図。

【図４】心拍信号の周波数の変化に対するクロック信号
の周波数の変化を示す図。

【図５】フレームバッファコントローラの変形例のブロ
ック図。

【符号の説明】

１０…プローブ、 １１…プロ
ーブコントローラ、１２…データ処理部、
１３…フレームバッファ、１４…表示制御部、
１５…表示装置、１６…フレー
ムバッファコントローラ、 １７…心電図用センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体の断面を超音波ビームで繰り返し
   スキャンし、画像データを繰り返し取得する超音波診断
   装置において、 心臓の動きを検出して心拍信号を出力する心電図用セン
   サと、 前記画像データが供給される記憶手段と、 前記心拍信号を入力しクロック信号を出力するものであ
   って、前記心拍信号を周波数に関して逓倍し、前記クロ
   ック信号の周波数を逓倍された心拍信号の周波数に追従
   させる手段と、 前記クロック信号に基づいて前記記憶手段が画像データ
   を記憶するタイミングを制御する手段とを具備すること
   を特徴とする超音波診断装置。