CN100563581C

CN100563581C - 超声波多普勒诊断装置

Info

Publication number: CN100563581C
Application number: CNB2007101962032A
Authority: CN
Inventors: 鲭田知弘
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: CN101204332A; JP2008173448A; CN201160858Y

Abstract

本发明提供一种超声波多普勒诊断装置，通过使用简单的数值数组转换处理，能以简单的电路结构消除由频率折返现象引起的数据内插的不便。第1至第3内插处理电路(20a、20b、20c)，如图3所示，由数据判定部(51)、数据转换部(52)、数据内插部(53)、数据再转换部(54)以及4个开关(SW1～SW4)构成。由数据判定部(51)判别速度数据的值，由数据转换部(52)、数据内插部(53)以及数据再转换部(54)在基于标量数组的复空间的向量运算和基于调色板数组的复空间的向量运算之间进行切换来执行内插处理。

Description

超声波多普勒诊断装置

技术领域

本发明涉及测定血流等生物体内的运动反射体的速度的超声波多普勒诊断装置。

背景技术

以往，测定生物体内部的血流速度等的超声波多普勒诊断装置是公知的，然而在这种超声波多普勒诊断装置中，当显示表示血流等运动反射体速度的空间分布的二维多普勒断层图像时，使多普勒频移信号通到自相关器，根据来自该自相关器的复输出数据，通过运算求出平均频率，将计算出的该平均频率进行空间上的内插来进行显示。

然而，针对在多普勒频移信号的抽样频率所决定的奈奎斯特频率附近发生的频率折返现象，由于对正的速度最大值(明亮的红色)和负的速度最大值(明亮的蓝色)进行平均化，因而存在如下的问题：在本来应当内插明亮的蓝色或明亮的红色时，却将平均频率内插在错误数据(速度几乎为0的暗色)中的问题。

为了解决这种问题，例如在日本特许第2678124号公报等中，提出了一种超声波多普勒诊断装置，该装置求出关于扫描线间的各像素的复内插数据，根据该复内插数据的辐角来运算速度数据，由此消除由频率折返现象引起的数据内插的不便。

【专利文献1】日本特许第2678124号公报

然而，在上述日本特许第2678124号公报的超声波多普勒诊断装置中，为了消除由频率折返现象引起的数据内插的不便，有必要进行复数运算，以求出复内插数据。因此，需要构成特殊的空间复内插器、且存储用于进行速度运算器的速度运算的复内插数据的二维数组存储器，存在装置的结构复杂且运算量增大的问题。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而作成的，本发明的目的是提供一种通过使用简单的数值数组转换处理，能以简单的电路结构消除由频率折返现象引起的数据内插不便的超声波多普勒诊断装置。

本发明的超声波多普勒诊断装置具有：超声波收发单元，其发射超声波进行扫描，以对运动反射体进行收发；速度数据计算单元，其根据由上述超声波收发单元所收发的来自上述运动反射体的超声波信号来抽出多普勒频移信号，计算上述运动反射体的声线和扫描线的交点的速度数据；速度数据内插单元，其对上述声线和上述扫描线的相邻的交点之间的速度数据进行内插，生成内插速度数据；以及彩色图像生成单元，其生成基于上述速度数据和上述内插速度数据的上述运动反射体的彩色血流图图像；该超声波多普勒诊断装置构成为具有以下特征，即：上述速度数据内插单元具有数值判别单元，该数值判别单元判别多个上述速度数据和上述内插速度数据的值；上述速度数据内插单元根据上述数值判别单元的判别结果，在判别结果是规定的判别结果的情况下，把上述速度数据和上述内插速度数据转换成第1数值数组，生成新的内插速度数据；在2个上述速度数据中的一个上述速度数据的数值在+π/2～+π的范围内、且另一个上述速度数据的数值在-π/2～-π的范围内的情况下，上述数值判别单元判断为上述规定的判别结果。

根据本发明，具有以下效果，即：通过使用简单的数值数组转换处理，能以简单的电路结构消除由频率折返现象引起的数据内插的不便。

附图说明

图1是示出本发明的实施例1的超声波多普勒诊断装置的结构的结构图。

图2是示出图1的内插处理部的结构的框图。

图3是示出图2的第1至第3内插处理电路的结构的框图。

图4是对图2的内插处理部的作用进行说明的第1说明图。

图5是对图2的内插处理部的作用进行说明的第2说明图。

图6是对图1的超声波多普勒诊断装置的速度数据的标量数组表现例进行说明的图。

图7是对图6的速度数据的标量数组表现和调色板数组表现的表现转换进行说明的图。

图8是对基于图7的表现转换的速度数据的调色板数组表现例进行说明的图。

图9是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第1说明图。

图10是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第2说明图。

图11是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第3说明图。

图12是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第4说明图。

图13是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第5说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行描述。

【实施例1】

图1至图13涉及本发明的实施例1。图1是示出超声波多普勒诊断装置的结构的结构图。图2是示出图1的内插处理部的结构的框图。图3是示出图2的第1至第3内插处理电路的结构的框图。图4是对图2的内插处理部的作用进行说明的第1说明图。图5是对图2的内插处理部的作用进行说明的第2说明图。图6是对图1的超声波多普勒诊断装置的速度数据的标量数组表现例进行说明的图。图7是对图6的速度数据的标量数组表现和调色板数组表现的表现转换进行说明的图。图8是对基于图7的表现转换的速度数据的调色板数组表现例进行说明的图。图9是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第1说明图。图10是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第2说明图。图11是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第3说明图。图12是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第4说明图。图13是对图3的第1内插处理电路的作用进行说明的第5说明图。

如图1所示，本实施例的超声波多普勒诊断装置1具有对生物体(未作图示)收发超声波的探头2。并且，探头2上连接有收发电路5，该收发电路5以规定的重复周期向生物体(未作图示)发送电信号，并对收到由生物体内部的血流等运动反射体所反射的反射波的探头2的接收信号进行接收。

这里，收发电路5构成为，使从探头2发射的超声波脉冲束通过机械或电气的角度偏转等来扫描，使用超声波脉冲束对生物体内周期性扫描或者以期望的偏转角停止扫描。

而且，超声波多普勒诊断装置1具有：B模式图像生成电路7，其检测由收发电路5接收到的接收信号，生成B模式图像；多普勒断层图像生成部6，其通过彩色血流图(CFM)生成多普勒断层图像；以及合成电路8，其将使B模式图像和多普勒断层图像合成后的合成图像显示在监视器上。

多普勒断层图像生成部6具有把由收发电路5接收到的接收信号分配给正交坐标的正交检波电路11。并且，正交检波电路11上连接有把正交检波电路11的输出转换成数字数据的A/D转换器12、13。

这里，正交检波电路11对所输入的模拟信号进行公知的正交检波处理，把仅包含偏移频率的、相位相差90°的2个信号输出到A/D转换器12、13。

并且，超声波多普勒诊断装置1在A/D转换器12、13的后级具有：存储器14、15，其存储转换后的数字数据MTI(Moving Target Indicator：移动目标指示符)滤波器16、17，其一边使用公知的处理，一边从存储在存储器14、15内的数字数据中去除生物体等的以低速度运动的分量，输出运动反射体的I数据(同相数据)和Q数据(正交数据)；以及自相关电路18，其对来自MTI滤波器16、17的I数据和Q数据进行复自相关处理。

而且，多普勒断层图像生成部6具有：速度运算电路19，其根据由自相关电路18进行复自相关处理后的处理信号计算血流等的速度；内插处理部20，其对由速度运算电路19计算出的速度数据进行内插；以及DSC(数字扫描转换器)21，其把来自内插处理部20的速度数据值转换成与速度对应的亮度值，由此把多普勒彩色图像输出到合成电路8。

内插处理部20如图2所示，由3个内插处理电路，即第1至第3内插处理电路20a、20b、20c构成。该内插处理部20的详情在后面描述。

并且，第1至第3内插处理电路20a、20b、20c如图3所示，由数据判定部51、数据转换部52、数据内插部53、数据再转换部54以及4个开关SW1～SW4构成。该第1至第3内插处理电路20a、20b、20c的详情也在后面描述。

下面，对这样构成的本实施例的作用进行说明。本实施例的超声波多普勒诊断装置1经由探头2从收发电路5以规定的重复周期发送超声波脉冲，接收由收发电路5所发射且由血流等运动反射体所反射的反射波。

而且，收发电路5接收的反射波由正交检波电路11检波，正交检波电路11所检波的多普勒频移信号由A/D转换器12、13进行数字化，被存储在存储器14、15内。

然后，存储在存储器14、15内的多普勒频移信号由MTI滤波器16、17抽出运动反射体的I数据(同相数据)和Q数据(正交数据)，被发送到自相关电路18，自相关电路18根据I数据和Q数据求出辐角，把计算出的辐角数据输出到速度运算电路19。速度运算电路19根据辐角数据计算血流等运动反射体的速度数据，把计算出的速度数据输出到内插处理部20。

内插处理部20对速度数据进行后述的内插处理，来自内插处理部20的输出由DSC 21坐标转换成二维坐标，与来自B模式图像生成电路7的B模式图像一起由合成电路8合成，显示在监视器3上。

这里，对内插处理部20进行说明。如图4所示，当把声线和扫描线的相邻的交点处的速度数据设定为x00、x01、x10、x11时，内插处理部20利用第1至第3内插处理电路20a、20b、20c(参照图2)，如图5所示，首先，在第1内插处理电路20a中，根据交点(声线位置、扫描线位置)＝(Line，Point)的速度数据：x00、以及交点(声线位置、扫描线位置)＝(Line，Point+1)的速度数据：x01，通过内插处理实施使用了以下的公式(1)的内插运算，计算该交点间的位置(坐标)的速度数据u0。

u0＝(1-α)×x00+α×x01＝x00+α×(x01-x00) (1)

同样，在第2内插处理电路20b中，根据交点(声线位置、扫描线位置)＝(Line+1，Point)的速度数据：x10、以及交点(声线位置、扫描线位置)＝(Line+1，Point+1)的速度数据：x11，通过内插处理实施使用了以下的公式(2)的内插运算，计算该交点间的位置(坐标)的速度数据u1。

u1＝(1-α)×x10+α×x11＝x10+α×(x11-x10) (2)

然后，在第2内插处理电路20b中，对速度数据u0和速度数据u1进行内插处理，实施使用了以下的公式(3)的内插运算，计算速度数据u0与速度数据u1之间的速度数据v0。

v0＝(1-β)×u0+β×u1＝x00+β×(u1-u0) (3)

另外，α是声线位置的校正系数，β是扫描线位置的校正系数。

如上所述，速度运算电路19根据辐角数据计算血流等运动反射体的速度数据，然而当概念性表示这一点时，在由运动反射体的I数据和Q数据构成的复向量P1、P2如图6所示的情况下，速度数据k1、k2是根据各自的复向量P1、P2的辐角φ1、φ2来计算的。

具体地说，在依照标准的超声波多普勒显示的情况下，如图7所示，血流在交点(声线位置、扫描线位置)处，在接近的方向的情况下表现为红色，在远离的方向的情况下表现为蓝色，并且，其速度大小由亮度表现。并且，辐角数据在数据的最上位具有表示正、负的符号信息，红区域的辐角数据在亮度为暗～明时对应0～+π来表现，蓝区域的辐角数据在亮度为暗～明时对应0～-π来表现。

另外，以下把这种有符号的数值数据数组(图7的左侧数组)记为调色板数组。

另一方面，速度运算电路19针对具有符号的辐角数据，将最上位不用作符号而用作数值来计算速度数据。在具体的例如辐角数据是-π/2(蓝区域)的情况下，由于表示符号的最上位是“1”，因而在作为具有符号的数值数据的速度数据中，是“-63”，而在把符号看作数值的一部分的速度数据中是“191”。在辐角数据是+π/2(红区域)的情况下，由于表示符号的最上位是“0”，因而在作为具有符号的数值数据的速度数据中是“+63”，而在把符号看作数值的一部分的速度数据中是“63”。当以把符号看作数值的一部分的速度数据即无符号的数值数据为基准，表现辐角数据时，记为图7的右侧所示的无符号的数值数据数组(以下称为标量数组)。在速度运算电路19中，把该标量数组的无符号的数值数据用作速度数据。

并且，图8示出以该标量数组为基准的复向量P1、P2。在图8中，图6所示的复向量P1、P2的辐角(φ1、φ2)被表示为辐角(-(π-φ1)、π-φ2))。

以下，对表示把符号看作数值的一部分的速度数据(无符号的数值数据)的数值附上下划线示出。并且，对表示具有符号的数值数据(有符号的数值数据)的数值附上符号(+或-)示出。

如图9所示，在标量数组中，在2个速度数据中的一方是例如“192～255(+π/2～+π)：蓝色的暗侧”的值233、且另一方是例如“0～63(-π～+π/2)：红色的暗侧”的值43的情况下，当在内插处理部20的第1内插处理电路20a中，对2个速度数据进行内插处理时，作为内插结果计算出131。该结果，如图10和图11所示，是与基于本来的向量运算的内插不同的结果。

另外，不限于第1内插处理电路20a，第2内插处理电路20b、20c也是一样，因而以下以第1内插处理电路20a为例进行说明。

因此，在本实施例中，如图9所示，在第1内插处理电路20a中，由数据判定部51(参照图3)判断要输入的2个标量数组的速度数据中的一方是否是“192～255(+π/2～+π)：蓝色的暗侧”的值、且另一方是否是“0～63(-π～+π/2)：红色的暗侧”的值。

当判断为一方是“192～255(+π/2～+π)：蓝色的暗侧”的值、且另一方是“0～63(-π～+π/2)：红色的暗侧”的值时，数据判定部51(参照图3)控制开关SW1～SW4(参照图3)，由数据转换部52(参照图3)把2个标量数组的速度数据转换成调色板数组的速度数据，输出到数据内插部53(参照图3)。此时的数据内插部53如图12和图13所示，根据调色板数组的复空间的向量运算来对速度数据进行内插。然后，根据数据内插部53所内插的速度数据，数据再转换部54(参照图3)将该速度数据从调色板数组逆转换成标量数组，作为第1内插处理电路20a的内插处理结果来输出。

并且，当判断为一方不是“192～255(+π/2～+π)：蓝色的暗侧”的值、且另一方不是“0～63(-π～+π/2)：红色的暗侧”的值时，数据判定部51(参照图3)不在数据变换部52(参照图3)中进行转换，而把2个标量数组的速度数据输出到数据内插部53(参照图3)。此时的数据内插部53例如如图12和图13所示，根据标量数组的复空间的向量运算来对速度数据进行内插，作为第1内插处理电路20a的内插处理结果来输出。

这样在本实施例中，在数据判定部51判别速度数据的值之后，在数据转换部52、数据内插部53以及数据再转换部54中，一边在基于标量数组的复空间的向量运算和基于调色板数组的复空间的向量运算之间进行切换，一边执行内插处理。因而通过简单的数值判别处理，使用现有公知的简单电路结构的内插电路，从而能可靠地消除速度数据的内插处理中的折返现象的不便。

本发明不限于上述实施例，可在不改变本发明要旨的范围内进行各种变更、改变等。

Claims

1.一种超声波多普勒诊断装置，该装置具有：

超声波收发单元，其发射超声波进行扫描，以对运动反射体进行收发；

速度数据计算单元，其根据由上述超声波收发单元所收发的来自上述运动反射体的超声波信号来抽出多普勒频移信号，计算上述运动反射体的声线和扫描线的交点的速度数据；

速度数据内插单元，其对上述声线和上述扫描线的相邻的交点之间的速度数据进行内插，生成内插速度数据；以及

彩色图像生成单元，其生成基于上述速度数据和上述内插速度数据的上述运动反射体的彩色血流图图像；

其特征在于，

上述速度数据内插单元具有数值判别单元，该数值判别单元判别多个上述速度数据和上述内插速度数据的值；

上述速度数据内插单元根据上述数值判别单元的判别结果，在判别结果是规定的判别结果的情况下，把上述速度数据和上述内插速度数据转换成第1数值数组，生成新的内插速度数据；

在2个上述速度数据中的一个上述速度数据的数值在+π/2～+π的范围内、且另一个上述速度数据的数值在-π/2～-π的范围内的情况下，上述数值判别单元判断为上述规定的判别结果。

2.根据权利要求1所述的超声波多普勒诊断装置，其特征在于，上述速度数据内插单元由多个数据分级内插单元以分级的方式构成，该多个数据分级内插单元从2个上述速度数据生成上述内插速度数据。