JP2001079004A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2001079004A
JP2001079004A JP26105999A JP26105999A JP2001079004A JP 2001079004 A JP2001079004 A JP 2001079004A JP 26105999 A JP26105999 A JP 26105999A JP 26105999 A JP26105999 A JP 26105999A JP 2001079004 A JP2001079004 A JP 2001079004A
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power
diagnostic apparatus
ultrasonic diagnostic
instantaneous peak
signal
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Yuji Kondo
祐司 近藤
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Aloka Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドプラパワースペクトラム表示上に表れる高
輝度部分(HITS)の計数を自動化する。 【解決手段】 ドプラパワースペクトラム上において、
判定基準設定器23で設定されるしきい値αを超えるパ
ワー情報がHITSとみなされ、それが計数器24にお
いて計数される。HITSの判定にあたって、速度情報
を考慮してもよく、またパワーに応じて計数値の重み付
けを行ってもよい。さらに心電信号に同期して所定の時
間範囲内においてHITSの計数を行うようにしてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に血流からのエコーのパワーを計測する超音波診
断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】脳内の血管を流れる血流からのエコー信
号に基づいてパワースペクトラムを表示すると、時折、
高輝度の部分(瞬時ピーク)が観測される場合がある。
ここで、パワースペクトラムは、横軸を時間軸、縦軸を
速度軸としたグラフであって、輝度がドプラ成分のパワ
ーに相当するものである。そのようなパワースペクトラ
ムで観測される高輝度の部分は、一般にHITS(High
Intensity Transient Signal)と称される。臨床上、
このHITSの発生頻度が多い人ほど脳梗塞を起こしや
すいという相関関係が知られている。しかし、その発生
メカニズムは未知数の部分が多い。いずれにしても、H
ITSの発生頻度は、各人の潜在的な血栓発生の危険度
を指標するものであると推定される。
【0003】従来、そのHITSの頻度を観測する場
合、脳内診断用の超音波プローブが頭部のこめかみ近傍
に当接され、その超音波プローブによって超音波パルス
の送受波が行われる。それにより得られた受信信号から
血流の運動情報に相当するドプラ成分(ドプラ信号)が
抽出され、そのドプラ成分のパワーを演算することによ
って、パワースペクトラムが演算される。そして、画面
上に表示されたパワースペクトラムを一定時間(例えば
30分間)目視観察し、上記HITSの発生回数がマニ
ュアルでカウントされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような長時間の目視観察によると、観察者の負担が非常
に大きい。また、どの程度高輝度であればHITSとみ
なすかについては各人の判断基準にばらつきがあり、客
観的なデータを得られにくいため診断上の不都合があっ
た。
【0005】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、HITS観測時の負担を軽減
することにある。
【0006】本発明の他の目的は、血栓の危険度に関す
る客観的データを取得することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波の送受波を行って受信信号を出力
する送受波手段と、前記受信信号からパワーを演算する
パワー演算手段と、前記パワーを監視して、所定の瞬時
ピークを検出する瞬時ピーク検出手段と、を含むことを
特徴とする。
【0008】上記構成によれば、特定の疾病に関わる
「瞬時ピーク」という特有の現象を自動検出できる。特
に、目視観察による数え落としや判定のばらつきという
問題を解消できる。上記のパワーは受信信号に含まれる
ドプラ成分のパワー又は受信信号それ自体のパワーであ
る。それらの両者を考慮してもよい。ここで、望ましく
は、前記瞬時ピークは前記パワーの中で所定の判定値を
越える信号である。
【0009】望ましくは、前記瞬時ピークの発生頻度を
演算する発生頻度演算手段を含む。ここで、その頻度に
は、発生個数、単位時間当たりの発生率が含まれる。画
像上における高輝度領域の面積積分を行うようにしても
よい。望ましくは、前記発生頻度の時間変化をグラフと
して表示する手段を含む。
【0010】望ましくは、前記瞬時ピークの発生頻度に
基づく血栓評価値を演算する血栓評価値演算手段を含
む。瞬時ピークの発生頻度と血栓発生率との間に相関が
あるという前提から、その発生頻度から血栓評価値を演
算するものである。その場合に、性別、年齢、体形、血
液分析結果、など他のファクターを評価値演算式に反映
させるようにしてもよい。また、超音波診断装置にその
演算式を自在に定義できるように構成してもよい。
【0011】望ましくは、前記受信信号に含まれるドプ
ラ成分に基づいて速度を演算する速度演算手段を含み、
前記瞬時ピーク検出手段は、所定の速度条件を満たす瞬
時ピークを検出する。瞬時ピークと血流速度との関係は
すべて解明されているわけではないが、それらの間に何
らかの関係が存在している場合に上記構成が有効であ
る。
【0012】望ましくは、心電信号を出力する心電計を
含み、前記瞬時ピーク検出手段は、前記心電信号に基づ
く所定時間範囲内の瞬時ピークを検出する。瞬時ピーク
と心電信号の周期との間の関係はすべて解明されている
わけではないが、それらの間に関係が何らかの関係があ
る場合に上記構成が有効である。
【0013】望ましくは、前記受信信号に含まれるドプ
ラ成分に基づいて速度を演算する速度演算手段と、心電
信号を出力する心電計と、を含み、前記瞬時ピーク検出
手段は、所定の速度条件を満たしかつ前記心電信号に基
づく所定時間範囲内の瞬時ピークを検出する。
【0014】(2)上記目的を達成するために、本発明
は、超音波の送受波を行って受信信号を出力する送受波
手段と、前記受信信号からパワーを演算するパワー演算
手段と、前記パワーを監視して、所定の判定値を越える
瞬時ピークを検出する瞬時ピーク検出手段と、前記瞬時
ピークの計数値を求める計数手段と、を含むことを特徴
とする。
【0015】望ましくは、前記パワーに応じて前記計数
値の重み付けを行う手段を含む。例えば、瞬時ピークの
パワーが大きければ血栓の程度が大きいとしてより大き
な値を与えるものである。もちろん、重み付け方法とし
ては適宜採用可能である。
【0016】望ましくは、前記計数手段の計数値は所定
タイミングでリセットされる。この構成によれば一定の
時間間隔で瞬時ピークの発生回数を管理できる。
【0017】望ましくは、断層画像上において計数エリ
アが設定され、前記計数エリア内の瞬時ピークが累積計
数される。例えば、血管内に計数エリアを設定すれば外
部ノイズの影響を排除でき、また血管の狭窄部位などに
計数エリアを設定すれば血栓の通過や動きをより的確に
判定可能である。
【0018】望ましくは、前記送受波手段は拡散ビーム
を形成する。この構成によれば多少の超音波探触子の位
置決め誤差があっても目的とする血管の全体を超音波ビ
ームでカバーすることが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。
【0020】図1及び図2には、本発明に係るHITS
計測方法が示されている。図1にはドプラパワースペク
トラムが示されており、その横軸は時間軸であり、その
縦軸は速度軸である。またそのスペクトラム表示におい
て、各信号の強度(パワー)は、輝度の大きさとして表
されている。
【0021】このようなドプラパワースペクトラム表示
において、時々高輝度部分100が発生する場合があ
る。この高輝度部分は瞬時的に極めてパワーの大きなド
プラ信号であり、それがHITSである。
【0022】図2には、図1に示す時間ポイントAにお
けるスペクトラム強度分布を示すものである。その横軸
はスペクトラム強度(パワー)であり、その縦軸は血流
速度である。図においてしきい値αはHITSの判別基
準値であり、そのαを超えるパワーがHITSと判定さ
れる。
【0023】本実施形態におけるHITS計測方法で
は、ドプラパワースペクトラム上において、HITSが
連続的に監視され、一定時間内におけるHITSの発生
回数や単位時間当たりの発生率が演算される。そして、
そのような情報に基づいて被検者における脳梗塞の起こ
り易さ(血栓評価値)などが診断される。
【0024】図3には、本発明に係る超音波診断装置の
全体構成がブロック図として示されている。
【0025】図示されていない超音波プローブが体表面
上に当接され、その当接状態において超音波パルスが送
受波される。超音波プローブから出力される受信信号は
図示されていない信号処理回路において処理された後、
その受信信号が直交検波器10に入力される。
【0026】直交検波器10は、受信信号に対して直交
検波を行う回路であり、この直交検波によって受信信号
が実数部及び虚数部からなる複素信号に変換される。ち
なみに、直交検波器10の後段に低速運動体からのドプ
ラ信号成分を除去するためのウォールモーションフィル
タなどを設けるのが望ましい。
【0027】自己相関器12は、複素信号に対して自己
相関演算を実行し、その自己相関結果を複素信号として
平均化回路14に出力する。平均化回路14はその複素
信号に対する平均化処理を実行し、位相検出器16は、
平均化後の複素信号に基づいて位相を演算する。ここ
で、位相は速度情報に相当する。その速度情報は選択器
22に出力されている。
【0028】一方、直交検波器10の後段には、自己相
関器12と並列的に振幅演算器18が設けられている。
この振幅演算器18は、複素信号における実数部の二乗
と虚数部の二乗とを加算し、その加算値に対して平方根
を演算することによってドプラパワーを演算する回路、
あるいは、FFT回路である。そのドプラパワーは平均
化回路20において平均化され、パワー情報として選択
器22に出力されている。
【0029】判定基準設定器23は、図2に示したしき
い値αを手動であるいは自動的に設定する回路である。
選択器22は、そのしきい値αを超えるドプラパワー情
報を抽出し、それをHITSとみなす回路である。本実
施形態においては、そのHITSの抽出にあたって速度
情報が考慮されている。具体的には、速度が一定の速度
条件範囲内にあり、かつ一定のパワー条件範囲内にパワ
ー情報が入る場合にのみHITSと判定している。図4
にはその際の判定範囲102が示されている。
【0030】計数器24は、選択器22においてHIT
Sが判定された回数を計数するカウンタであり、その計
数結果は移動平均回路26において移動平均化された
後、表示器28に出力される。その表示器28には一定
時間内におけるHITSの発生回数が表示されることに
なる。なお、選択器22におけるHITSの条件を可変
設定することができ、例えば速度条件を除外してHIT
Sを判定することも可能である。
【0031】ちなみに、表示器28には、二次元断層画
像や二次元ドプラ画像なども表示されるが、そのような
画像を表示するための構成については図示省略されてい
る。
【0032】図5には、他の実施形態に係る超音波診断
装置の構成が示されている。なお、図3と同様の構成に
は、同一符号を付しその説明を省略する。
【0033】この実施形態においては、平均化回路20
からのパワー情報が係数演算器32を介して計数器30
に入力されている。
【0034】計数器30においては信号のパワー情報に
応じた計数値の重み付けがされる。この際、係数演算器
32が重み付け係数を算出する。対象領域を制限し、S
/Nの向上を目的として設置された平均化回路20の出
力に対して、例えばそのパワーが大きいときには10
を、小さいときには1を重み付け係数として設定し、計
数器30による計数に反映させれば、信号パワーと計数
との関係を築くことができる。
【0035】以上のように、計数器30では、パワー情
報に基づいてHITSの計数値に対する重み付けが例え
ば図7に示すような関数にしたがって実行されている。
【0036】また、選択器22においては、図6に示す
ような時間条件の範囲内においてHITSの判定が行わ
れている。具体的には、心拍同期回路38に心電信号が
入力され、その心拍同期回路38から、心電信号の周期
を表す所定の信号が出力される。そして、時計回路40
から出力されたクロック信号に基づいて、期間設定部4
2がHITSの判定期間を設定する。そして、選択器2
2は、その判定期間内においてのみHITSの判定を実
行している。図6には、時間条件範囲及びパワー条件範
囲の2つの条件にしたがってHITS判定範囲104、
106が示されている。
【0037】計数器30は上述したように計数値に対し
てパワー情報に基づく重み付けを実行する回路であり、
その重み付け後の計数値は移動平均回路34に入力さ
れ、移動平均化処理が実行される。その場合の移動平均
化期間は期間設定部42により設定されている。
【0038】記憶部50には、移動平均化後の計数値が
記憶される。そして、グラフ作成部52によって各期間
ごとの計数値に基づくグラフが作成され、そのグラフが
表示部36に表示される。例えば図9に示すグラフ68
がその一例である。このグラフにおいて横軸は時間軸で
あり、縦軸は頻度軸である。
【0039】図5において演算部54は、計数値に基づ
いて他の情報を演算する回路であり、例えばこの演算部
54によって血栓の生じ易さを表す評価値や脳梗塞の発
生確率を表す評価値などが演算される。その演算式にお
いては、例えば性別、年齢、体格などの各種のパラメー
タが考慮される。
【0040】図8には、体表に当接された超音波プロー
ブ60が示されており、その超音波プローブ60におい
て超音波ビームを走査することにより走査面62が形成
される。例えばその走査面62は血管64の縦断面に相
当する位置に設定される。そして、そのような走査面上
でHITSの計測を行う場合、例えば関心領域66が設
定され、その関心領域66内においてHITSの発生が
積算計数される。このような領域設定によればHITS
の計測をより正確に行うことができるという利点があ
る。
【0041】また、図10にはプローブの設置例が示さ
れている。例えば体表面69上において、超音波振動子
を含むプローブ70が直接的に当接され、その当接位置
は血管78上に設定される。超音波プローブ70は例え
ばフィルム状の粘着固定材72によって体表面69上に
直接固定される。そして、超音波プローブ70からの信
号がケーブル74を介して超音波診断装置76に出力さ
れる。この場合、超音波プローブ70は例えば単振動子
であってもよく、通常の超音波プローブとは異なって超
音波ビームを拡散するものであるのが望ましい。そのよ
うな拡散ビームを形成する超音波プローブによれば、た
とえ超音波プローブ70の位置決めが不十分であって
も、超音波を血管78に対して有効に送波することが可
能となる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればド
プラパワースペクトラム上において発生する特有の現象
を精度よくかつ確実に検出することができ、疾病診断上
の有効な情報を提供可能である。特に、本発明によれば
HITSを客観的な基準の下で確実に計数できるという
利点があり、その場合において診断者の負担を軽減でき
るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ドプラパワースペクトラム表示を示す図であ
る。
【図2】 特定の時間におけるスペクトラム強度分布を
示す図である。
【図3】 第1の実施形態における超音波診断装置のブ
ロック図である。
【図4】 HITSの判定条件を示す説明図である。
【図5】 第2の実施形態における超音波診断装置のブ
ロック図である。
【図6】 HITSの判定条件を示す説明図である。
【図7】 パワーによる計数値の重み付けを示す図であ
る。
【図8】 走査面上に設定される関心領域を示す図であ
る。
【図9】 HITSの発生頻度グラフを示す図である。
【図10】 HITSを計測するための超音波プローブ
を示す図である。
【符号の説明】
10 直交検波器、12 自己相関器、14 平均化回
路、16 位相検出器、18 振幅演算器、20 平均
化回路、22 選択器、23 判定基準設定器、24
計数器、26 移動平均回路、28 表示器。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波の送受波を行って受信信号を出力
    する送受波手段と、 前記受信信号からパワーを演算するパワー演算手段と、 前記パワーを監視して、所定の瞬時ピークを検出する瞬
    時ピーク検出手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記パワー演算手段は、前記パワーとして、前記受信信
    号に含まれるドプラ成分のパワーを演算することを特徴
    とする超音波診断装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、 前記瞬時ピークは、前記パワーの中で所定の判定値を越
    える信号であることを特徴とする超音波診断装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記瞬時ピークの発生頻度を演算する発生頻度演算手段
    を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の装置において、 前記発生頻度の時間変化をグラフとして表示する手段を
    含むことを特徴とする超音波診断装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の装置において、 前記瞬時ピークの発生頻度に基づく血栓評価値を演算す
    る血栓評価値演算手段を含むことを特徴とする超音波診
    断装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の装置において、 前記受信信号に含まれるドプラ成分に基づいて速度を演
    算する速度演算手段を含み、 前記瞬時ピーク検出手段は、所定の速度条件を満たす瞬
    時ピークを検出することを特徴とする超音波診断装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の装置において、 心電信号を出力する心電計を含み、 前記瞬時ピーク検出手段は、前記心電信号に基づく所定
    時間範囲内の瞬時ピークを検出することを特徴とする超
    音波診断装置。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の装置において、 前記受信信号に含まれるドプラ成分に基づいて速度を演
    算する速度演算手段と、 心電信号を出力する心電計と、 を含み、 前記瞬時ピーク検出手段は、所定の速度条件を満たしか
    つ前記心電信号に基づく所定時間範囲内の瞬時ピークを
    検出することを特徴とする超音波診断装置。
  10. 【請求項10】 超音波の送受波を行って受信信号を出
    力する送受波手段と、 前記受信信号からパワーを演算するパワー演算手段と、 前記パワーを監視して、所定の判定値を越える瞬時ピー
    クを検出する瞬時ピーク検出手段と、 前記瞬時ピークの計数値を求める計数手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の装置において、 前記パワーに応じて前記計数値の重み付けを行う手段を
    含むことを特徴とする超音波診断装置。
  12. 【請求項12】 請求項10記載の装置において、 前記計数手段の計数値は所定タイミングでリセットされ
    ることを特徴とする超音波診断装置。
  13. 【請求項13】 請求項10記載の装置において、 断層画像上において計数エリアが設定され、 前記計数エリア内の瞬時ピークが累積計数されることを
    特徴とする超音波診断装置。
  14. 【請求項14】 請求項1または請求項10記載の装置
    において、 前記送受波手段は拡散ビームを形成することを特徴とす
    る超音波診断装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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