JP2003284718A

JP2003284718A - 超音波診断装置

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Publication number: JP2003284718A
Application number: JP2002090165A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Baba; 達朗馬場; Noriaki Endo; 典明遠藤; Masato Onuki; 真人大貫; Yoshimi Muto; 義美武藤; Masatoshi Nishino; 正敏西野; Kazuya Akagi; 和哉赤木; Toshiyuki Koinuma; 利幸鯉沼
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-07
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP4094317B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ドプラ周波数のスペクトラム信号におけるＶ
ｐ、Ｖｍトレース波形検出、ＰＳ／ＥＤピーク検出、及
びＰＩ、ＲＩ等の計測の各処理において、感度や、診断
部位、或いはスペクトラム画像に混入する様々なノイズ
の影響に起因する誤動作の発生や誤った計測値の表示を
回避する。【解決手段】超音波診断装置は、スペクトラム信号の周
波数方向のＶｐ及びＶｍの少なくとも一方を時間方向に
トレースするＤＳＰ３１と、そのトレース波形から被検
体の心周期で決まるＰＳ及びＥＤの波形ピークを検出す
るＰＳ／ＥＤ検出部３２と、そのＰＳ及びＥＤの情報を
元に診断に用いる計測項目を自動的に計測する計測部３
３と、これら各部３１〜３３による処理で用いるパラメ
ータを可変操作するユーザーインターフェース３７と、
そのパラメータを元に各部３１〜３３による各処理を制
御するパラメータ設定回路３６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドプラスペクトラ
ムを表示することのできる超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波パルス反射法と超音波ドプ
ラ法を併用し、１つの超音波プローブを用いた超音波走
査により診断部位の断層像とその血流情報を得ると共
に、少なくともその血流情報をリアルタイム表示する超
音波ドプラ診断装置が知られている。この装置は、体内
の血流等の流れのある診断部位に向けて送受波される超
音波のドプラ効果により送信周波数に対して受信周波数
が僅かに偏移し、その偏移周波数（ドプラ周波数）が血
流速度に比例するといった超音波ドプラ法の原理に基づ
いて、ドプラ周波数の周波数解析を行いその結果から血
流情報を得るものである。

【０００３】上記の超音波ドプラ診断装置では、得られ
たドプラ信号に対する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の周
波数分析の結果を、縦軸に周波数ｆ、横軸に時間ｔ、各
周波数成分のパワー（強さ）を輝度（階調）としてスペ
クトラム表示したドプラ周波数のスペクトラム画像を対
象として、診断で用いる項目（パラメータ）の計測処理
が行なわれる。

【０００４】すなわち、この計測処理によれば、図１７
に示すように、１）ドプラ周波数のスペクトラム画像上
で、その周波数ｆ軸方向の周波数分布内での最大周波数
に対応する最大流速Ｖｐ（Ｖpeak）及び平均周波数に対
応する平均流速Ｖｍ（Ｖmean）の位置を求め、その最大
流速Ｖｐ、平均流速Ｖｍの位置の時間変化をその時間軸
ｔ方向にトレースする（トレース波形検出処理）、２）
そのＶｐ、Ｖｍの時間的な位置変化曲線を示すトレース
波形上で、心周期（１心拍）毎に心臓収縮期の波形ピー
クＰＳ（Peak of Systolic）及び心臓拡張期の波形ピー
クＥＤ（End ofDiastolic）の同期検出を行う（ピーク
検出処理）、３）そのＰＳ／ＥＤの情報を元に、血管内
の血液流量や拍動流のＨＲ（Heart Rate：心拍数）、Ｐ
Ｉ（Pulsatility Index）、及びＲＩ（Resistance Inde
x）等の診断に関する各種パラメータ（指標）を計測し
その計測値を表示する処理（パラメータ計測処理）が実
行される。

【０００５】上記のＶｐ、Ｖｍのトレース波形検出処
理、ＰＳ／ＥＤのピーク検出処理、ＰＩ、ＲＩ等のパラ
メータ計測処理は、フリーズ画像を対象にしてマニュア
ル操作を基本に行なわれるものであるが、近年では、リ
アルタイム画像を対象にして自動操作で行なう装置（以
下、「超音波ドプラ・リアルタイム・オートトレース診
断装置」）も普及してきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た超音波ドプラ診断装置用の超音波ドプラ・リアルタイ
ム・オートトレース診断装置では、Ｖｐ、Ｖｍのトレー
ス波形検出処理、ＰＳ／ＥＤのピーク検出処理、及びＰ
Ｉ、ＲＩ等のパラメータ計測処理を行なう際に、スペク
トラム信号の感度や、診断部位、或いはスペクトラム画
像中に混入する様々なノイズ成分の影響を受けて、誤動
作が生じ、誤った計測値を表示してしまうといった問題
があった。

【０００７】例えば、Ｖｐ、Ｖｍのトレース波形検出処
理に関しては、１）スペクトラム画像の周波数方向の辺
縁付近ではその中央付近と比べ感度が悪いために、トレ
ース不良が生じやすい、２）クラッタの大きい領域では
トレース不良が多発する、３）スペクトラム画像の０Ｈ
ｚ付近を交差する波形ではその正負の符号が変化するた
めに、トレース波形上にスパイク状のノイズが発生して
トレース不良が発生しやすい、４）クラッタ等の影響を
受けて、平均流速Ｖｍが実際の値よりも低めの位置にト
レースされ、計測誤差が生じる等の不具合があった。

【０００８】また、ＰＳ／ＥＤのピーク検出処理では、
１）スィープ速度に応じたノイズレベル補正がないため
に同期検出不良が発生しやすい、２）小児／臍帯等の高
心拍数の診断領域では同期不良が多発する、３）頚動脈
血流は同期がかかり易いが、腎血流は同期がかかりにく
い等の不具合があった。

【０００９】さらに、ＰＩ、ＲＩ等の計測処理では、オ
ート計測値が不安定である等の不具合があった。

【００１０】本発明は、このような従来の事情を背景に
なされたもので、ドプラ周波数のスペクトラム信号にお
ける最大流速Ｖｐ、平均流速Ｖｍのトレース波形検出、
ＰＳ／ＥＤのピーク検出、及びＰＩ、ＲＩ等の計測の各
処理において、感度や、診断部位、或いはスペクトラム
画像に混入する様々なノイズの影響に起因する誤動作の
発生や誤った計測値の表示を回避できる超音波診断装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、Ｖｐ、Ｖｍトレース波形検出及びＳＰ／ＥＤ
ピーク検出の処理で用いる各種の制御系パラメータ（表
示系パラメータ、調整パラメータ、操作系パラメータ
等）の設定、調整、及び新たな制御系パラメータを加え
た処理手法の工夫に着想を得て完成されたものである。

【００１２】すなわち、請求項１記載の発明は、被検体
内の運動流体を含む診断部位に向けて超音波を送受信さ
せて得られる前記診断部位の流速に関する情報を担うド
プラ周波数のスペクトラム信号から計測を行なう超音波
診断装置であって、前記スペクトラム信号の周波数方向
の最大流速Ｖｐ及び平均流速Ｖｍの少なくとも一方を時
間方向にトレースしそのトレース波形を出力する処理を
リアルタイムで実行するトレース手段と、前記トレース
手段により出力されるトレース波形から前記被検体の心
周期で決まるＰＳ（Peak of Systolic）及びＥＤ（End
of Diastolic）の波形ピークを検出する処理を実行する
ピーク検出手段と、前記ピーク検出手段により検出され
たＰＳ及びＥＤの情報を元に前記診断部位の診断に用い
る計測項目を計測する処理を実行する計測手段と、前記
トレース手段、ピーク検出手段及び計測手段の少なくと
も１つの処理で用いるパラメータを変更するための操作
手段と、を備えている。

【００１３】請求項２の発明では、前記操作手段は、前
記パラメータとして、前記スペクトラム信号におけるパ
ワー方向の最大値の平滑化時定数を可変する手段を備え
ている。

【００１４】請求項３の発明では、前記操作手段は、前
記パラメータとして、前記スペクトラム信号におけるパ
ワー方向のピーク速度切り出し位置を可変設定する手段
を備えている。

【００１５】請求項４の発明では、前記計測手段は、前
記トレース手段の処理によるトレース時にトレースエラ
ーが生じた場合、計測すべき計測項目の内の計測可能な
項目を判断し、その項目について計測を実行するもので
ある。

【００１６】請求項５の発明では、前記操作手段は、表
示器のスィープ速度に応じて前記パラメータを補正する
手段を備えている。

【００１７】請求項６の発明では、前記ピーク検出手段
は、前記トレース波形の情報及び前記被検体に装着させ
た心電計からの心電波形の情報の少なくとも一方を選択
可能に用いて前記被検体の拍動に同期したトリガを生成
する同期トリガ生成手段と、この同期トリガ生成手段に
より生成される同期トリガを用いて前記ＰＳ及びＥＤを
検出する手段とを備えている。

【００１８】請求項７の発明では、前記同期トリガ生成
手段は、バンドパスフィルタ処理を行なって前記同期ト
リガを生成するものである。

【００１９】請求項８の発明では、前記操作手段は、前
記パラメータとして、前記バンドパスフィルタの中心周
波数及びバンド幅を、自動的に設定する自動設定モー
ド、ユーザが操作して設定するユーザ設定モード、及び
標準の固定値に設定する標準設定モードのいずれかを選
択する手段を備えている。

【００２０】請求項９の発明では、前記操作手段は、前
記パラメータとして、前記オートトレース手段の処理で
実行されるトレース時のスペクトラム信号の周波数方向
のトレース範囲の上限及び下限を可変設定する手段を備
えている。

【００２１】請求項１０の発明では、前記ピーク検出手
段は、前記スペクトラム信号の周波数方向の正負を交差
する際のその符号の違いによるトレースエラーを防止す
るための水平方向のメディアンフィルタ処理を実行する
手段を備えている。

【００２２】請求項１１の発明では、前記操作手段は、
前記パラメータとして、前記スペクトラム信号のパワー
方向におけるピーク速度切り出し位置をその周波数方向
に補正する手段を備えている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波診断装
置の実施形態（第１実施例〜第１２実施例）を添付図面
を参照して説明する。

【００２４】（第１実施例）図１は、第１実施例の超音
波診断装置を搭載した超音波ドプラ診断装置の概要図を
示す。この超音波ドプラ診断装置（本発明の超音波診断
装置を成す）は、超音波断層像（Ｂモード断層像）を表
示するＢモード、超音波ビーム方向の反射源の時間的位
置変化を運動曲線として表示するＭモード、血流情報を
表示するドプラモード（パルスドプラ（ＰＷ）／連続波
ドプラ（ＣＷ））、血流情報を二次元的に表示するＣＦ
Ｍ（カラー・フロー・マッピング）モード等の既知の各
種モードに応じて動作可能なものである。

【００２５】図１に示す超音波ドプラ診断装置は、被検
体ＰＳ内の血流ＢＬを含む診断部位に対し超音波を送信
しその超音波エコーをそれに対応する電圧信号に変換し
て受信する複数の圧電振動子を有する電子走査型の超音
波プローブ１と、この超音波プローブ１に接続される装
置本体２とを備える。装置本体２には、被検体ＰＳの心
電波形（ＥＣＧ波形）を計測するＥＣＧモジュール３が
接続される。

【００２６】装置本体２は、装置全体の制御中枢として
の全体コントローラ１１のほか、この全体コントローラ
１１からの制御信号に基づきその動作が制御可能な各部
（後述）を備える。すなわち、この装置本体２には、超
音波プローブ１に接続される送受信部（Ｔ／Ｒ）２１が
含まれる。この送受信部２１には、図示しない送信側の
構成要素として、超音波プローブ１に接続されその各圧
電振動子を励振するパルサ、そのパルサに遅延を与えた
駆動信号を供給するディレイライン（受信時の遅延も兼
用）、及びそのディレイラインに基準クロックを与える
基準発信器が、また図示しない受信側の構成要素とし
て、超音波プローブ１の各圧電振動子に接続されたプリ
アンプ、そのプリアンプの出力信号に遅延を与えるディ
レイライン、及びそのディレイラインからの遅延を与え
た出力信号を整相加算する加算器が、それぞれ内蔵され
ている。

【００２７】また、装置本体２には、上記のＴ／Ｒ２１
の出力側に、その加算器出力を対数増幅及び包絡線検波
に付す検波器（ＥＰ）２２と、その検波出力をＢモード
断層像及びＭモード画像等の画像信号として超音波走査
から標準ＴＶ走査の信号に変換するデジタル・スキャン
・コンバータ（ＤＳＣ）２３と、そのＤＳＣ２３の変換
信号をＤ／Ａ変換器２４を介してＢモード断層像等とし
て表示する表示器２５とが含まれる。

【００２８】また、装置本体２には、上記のＴ／Ｒ２１
の出力側に、ドプラモード（ＣＷ／ＰＷ）モード等に関
する信号処理系として、２チャンネル構成で基準発信器
からの基準信号及びその９０度の位相差をもつ基準信号
とＴ／Ｒ２１の加算器出力を混合する位相検波用のミキ
サ２６と、その混合信号の内の高周波成分を除去してド
プラ偏移周波数成分のみから成るドプラ信号を得て、そ
の内、被検体ＰＳ内の所望深さ位置（ＲＯＩに相当する
レンジゲートで指定された位置）のドプラ信号を抽出す
るローパスフィルタ及びサンプルホールド回路を有する
レンジゲート（ＲＧ）処理部２７と、その出力から比較
的動きの遅い血管壁、心臓壁等の不要低周波ドプラ信号
を除去して検出すべき血流ＢＬのドプラ信号を抽出する
ドプラフィルタとしてのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２
８と、そのドプラ信号の出力に対し周波数解析を行なっ
てその解析結果であるドプラスペクトラム信号を得て、
前述のＤＳＣ２３に出力する高速フーリエ変換器（ＦＦ
Ｔ）２９とが装備される。これにより、表示器２５上に
は、例えばＢモード断層像と共にドプラスペクトラム画
像が表示される。

【００２９】さらに、装置本体２には、ＣＦＭモードに
関する信号処理系として、ミキサ２５の出力側に、ミキ
サ２６の出力から心臓壁等の不要固定反射信号を除去す
るＭＴＩフィルタ及びその出力に対し自己相関法を用い
て各点の平均速度演算、分散演算、及びパワー演算を行
い、その演算結果である二次元の血流情報（血流ＢＬの
速度、方向、分散）を前述のＤＳＣ２３に出力するＣＦ
Ｍ処理部（ＣＦＭ・ＦＰ）３０が接続される。これによ
り、表示器２５上には、例えばＢモード断層像上に２次
元的に血流情報、例えば、血流ＢＬの速度を輝度、その
方向を赤と青、その分散をグリーンの色相とするカラー
情報として表示される。

【００３０】また、装置本体２には、本発明の超音波ド
プラ・リアルタイム・オートトレース診断装置の要部構
成（オートトレース手段、ピーク検出手段、及びオート
計測手段）として、レンジゲート処理部２７からのドプ
ラスペクトラム信号を入力して、そのスペクトラムの周
波数方向の最大速度Ｖｐ、平均速度Ｖｍの位置を時間方
向にトレースしてそのトレース波形をリアルタイムで検
出する機能を有するＤＳＰ（Digital Signal Processo
r）３１と、このＤＳＰ３１からのＶｐ、Ｖｍトレース
波形から上述のＰＳ／ＥＤのピーク位置をリアルタイム
又はフリーズ後に検出する機能を有するＰＳ／ＥＤ検出
部３２と、このＰＳ／ＤＳ検出部３２により検出された
ＰＳ／ＥＤの情報を元に血管内の血液流量や拍動流のＨ
Ｒ、ＰＩ、及びＲＩ（Resistance Index）等の診断に関
する各種パラメータを計測する機能を有する計測部３３
とを備える。この内、ＰＳ／ＥＤ検出部３２及び計測部
３３は、例えば装置本体２に搭載されるコンピュータで
実行されるソフトウェア部品を構成するアプリケーショ
ン・ソフトとして実装される。

【００３１】上記のＤＳＰ３１及び計測部３３の各出力
は、ビデオＩ／Ｆ３４を介してＤＳＣ２３に供給され
る。これにより、表示器２５上には、Ｖｐ、Ｖｍのトレ
ース波形の画像上に、ＰＳ／ＥＤ、及び各計測結果がリ
アルタイムで表示される。また、ＤＳＰ３１のＶｐ、Ｖ
ｍのトレース波形データは、画像ストレージ部３５に保
持され、フリーズ後にＰＳ／ＥＤ検出部３２に供給可能
となっている。

【００３２】ＤＳＰ３１は、図２に示す例では、上述の
ハイパスフィルタ２８及びＦＦＴ２９の機能を一体に搭
載して成り、機能上、レンジゲート処理部２７からのレ
ンジゲートで指定された被検体ＰＳ内の所望位置のドプ
ラ信号から、上述のハイパスフィルタ２８と同様の処理
を行なって検出すべき血流ＢＬのドプラ信号を抽出する
ウォール・フィルタ（Wall Filter）４１と、その抽出
されたドプラ信号をシネメモリバッファ４２を介して入
力し、上述のＦＦＴ２９と同様の処理を行なってそのド
プラスペクトラム信号を得るＦＦＴスペクトラム処理部
４３と、そのスペクトラム信号からＶｐ、Ｖｍのトレー
ス波形を得るＶｐ、Ｖｍトレース波形検出処理部４４
と、そのＶｐ、Ｖｍのトレース波形を入力する表示用オ
ーディオ・ビデオ・バッファ４５とを備える。

【００３３】また、このＤＳＰ３１には、ＦＦＴスペク
トラム処理部４３からのドプラスペクトラム信号を音声
信号（ドプラ音）に変換して表示用オーディオ・ビデオ
・バッファ４５に出力するオーディオ処理部４６と、Ｅ
ＣＧモジュール３からのＥＣＧ波形データに所定の波形
処理を施して表示用オーディオ・ビデオ・バッファ４５
に出力するＥＣＧ波形処理部４７と、上述の検波器（Ｅ
Ｐ）２２からのＭモード像等の検波出力やＣＦＭ処理部
（ＣＦＭ・ＦＰ）３０からの二次元的な血流情報に所定
のカラー処理を施して表示用オーディオ・ビデオ・バッ
ファ４５に出力するＭ／Ｍカラー処理部４８とを備え
る。

【００３４】これにより、Ｖｐ、Ｖｍトレース波形検出
処理部４４からのトレース波形データは、表示用オーデ
ィオ・ビデオ・バッファ４５からピンポンバッファ３４
ａを介してビデオ・インターフェース３４に供給され、
表示器２５上でＶｐ、Ｖｍのオートトレース波形として
リアルタイム表示される。また、オーディオ処理部４６
からのドプラ信号の音声信号は、表示用オーディオ・ビ
デオ・バッファ４５からピンポンバッファ３４ａを介し
てオーディオインターフェース３８に供給され、オーデ
ィオ出力器（スピーカ）から音声出力される。

【００３５】また、図２に示す例では、Ｖｐ、Ｖｍトレ
ース波形検出処理部４４からのトレース波形データは、
ＰＳ／ＥＤ検出部３２（図２中ではＣＰＵ３２ａの処理
により実行されるピーク検出処理部３２ｂを有する）及
び計測部３３（図２中では、リアルタイムオート計測処
理部３３ａ及びシネ・フリーズ後の再計測処理部３３ｂ
の機能上の各部を有する）を介して、オーディオインタ
ーフェース３８に供給され、表示器２５上で、Ｖｐ、Ｖ
ｍのオートトレース波形に加え、ＰＳ／ＥＤの情報に基
づくオート計測値としてリアルタイムに数値表示され
る。

【００３６】上記のＤＳＰ３１及びＰＳ／ＥＤ検出部３
２には、図１に示すように、パラメータ設定回路３６が
接続又は内蔵され、このパラメータ設定回路３６は、本
発明の操作手段を成すオペレータ操作用のユーザーイン
ターフェース３７に接続される。

【００３７】ユーザーインターフェース３７には、図１
に示すように、装置本体２の操作パネル上の各種操作器
（スイッチ、ジョイスティック、キーボード、マウス
等）からの操作信号（パラメータ設定等）を入力する操
作パネル回路３８と、その操作パネル上に搭載されたＴ
ＣＳ（タッチ・コマンド・スクリーン）の画面上からの
操作信号（パラメータ設定等）を入力するＴＣＳ回路３
９と、表示器２３上のＧＵＩ（グラフィカル・ユーザー
・インターフェース）からの操作信号（パラメータ設定
等）を入力するＧＵＩ回路４０とが含まれる。なお、上
記のレンジゲート（ＲＯＩ）指定は、このユーザーイン
ターフェース３７により操作可能となっている。

【００３８】図３（ａ）及び（ｂ）は、ユーザーインタ
ーフェース３７を通してパラメータ設定回路３６で設定
すべき制御系パラメータ（ＤＳＰ３１及びＰＳ／ＥＤ検
出部３２用）の内、ＤＳＰ３１のＶｐ、Ｖｍトレース波
形検出処理部４４により実行されるＶｐトレース波形の
検出アルゴリズム用のパラメータ設定例の原理を説明す
るものである。

【００３９】図３（ａ）は、ＤＳＰ３１のＦＦＴスペク
トラム処理部４３による処理で選られるスペクトラム画
像（Ｘ軸：時間、Ｙ軸：周波数、輝度（階調）：パワ
ー）を示す。このスペクトラム画像を用いて、ＤＳＰ３
１のＶｐ、Ｖｍトレース波形検出処理部４４の処理によ
り、その周波数方向の最大周波数ｆｐに相当する最大流
速Ｖｐの位置がその時間方向にトレースされる。

【００４０】図３（ｂ）は、周波数方向の最大流速Ｖｐ
の位置を決定するパラメータ設定例を説明するもので、
その一例として、図３（ａ）に示すスペクトラム画像の
時刻（Ａ）の時相でのパワースペクトラム（Ｘ軸：パワ
ー、横軸：周波数）を示す。このパワースペクトラム上
での最大流速Ｖｐの切り出し位置（スレシホールドレベ
ル）Ｐｘは、パワー最大値を示すパワーレベルＰ１と、
時間平均及び周波数平均で得られたノイズレベルを示す
パワーレベルＰ０との間で、後述するノイズ閾値Ａを用
いて、Ｐｘ＝Ｐ０＋Ａ＊（Ｐ１−Ｐ０）の関係式で決定
される。

【００４１】この場合、パワー最大値は、一般の例で
は、時間方向に時々刻々変化することが知られている。
このため、上記式中のパワー最大値のレベルＰ１が変動
し、これに追従して最大流速Ｖｐの位置Ｐｘも変化する
ことから、オートトレースが不安定になる。これを安定
化させるために、例えば１次のＩＩＲ（Infinite Impul
se Response）フィルタ等の平滑化フィルタを用いて１
コラム毎（コラム・バイ・コラム）に逐次、パワー最大
値を平滑化する処理を施す。この平滑化フィルタでは、
その平滑化用の時定数が固定値のままであれば、診断部
位や患者や装置動作条件によっては良好なリアルタイム
トレース波形を得ることが困難となる。

【００４２】そこで、本実施例では、この平滑化フィル
タの時定数を調整可能な可変パラメータとしてユーザー
が自由に操作できるようにユーザーインターフェース３
７の機能として加えた。これにより、診断部位や患者や
装置動作条件によって、リアルタイムオートトレース時
のトレースラインの時間安定性が向上するようになっ
た。

【００４３】また、上記のノイズ閾値Ａは、図３（ｂ）
に示すスペクトラム画像の時刻（Ａ）でのパワースペク
トラム上において、パワー最大値のパワーレベルＰ１
と、時間平均周波数平均したノイズレベルＰ０との間を
１００％としたときの最大流速Ｖｐのパワー（階調）方
向での切り出し位置の比率を決めるパラメータに相当す
る。このパラメータは、固定値のままであれば、診断部
位や患者や装置設定条件によりＳ／Ｎ比が変化すると良
好なリアルタイムトレース波形が得られなくなる。

【００４４】そこで、本実施例では、このノイズ閾値Ａ
を上記の平滑化フィルタの時定数と同様に可変パラメー
タ（ノイズ閾値Ａを調整する制御系パラメータ）として
ユーザーが自由に操作できるようにユーザーインターフ
ェース３７の機能として加えた。このノイズ閾値Ａを変
化させると、最大流速Ｖｐの階調方向の切り出し位置が
変化する。例えば、ノイズ閾値Ａの値を上げると最大流
速Ｖｐの階調方向の切り出し位置が高くなり、その結
果、最大流速Ｖｐの周波数方向の位置がＤＣ（直流成
分）側に近づく。これにより、リアルタイム又はフリー
ズ後の計測用トレースラインの階調方向の微調整も可能
となった。

【００４５】図４は、上記の平滑化フィルタの時定数及
びノイズ閾値をそれぞれ可変パラメータとして調整する
ユーザーインターフェース３７の一例を示す。これは、
例えば装置本体２の操作パネル上に搭載されるＴＣＳ
（タッチ・コマンド・スクリーン）上の操作画面例で、
例えばＰＷ／ＣＷのドプラメニュー上の操作スイッチと
して、上述のオートトレース処理の動作ＯＮ／ＯＦＦス
イッチＳＷ１と、パラメータ調整用ダイアログ起動スイ
ッチＳＷ２が設定される。

【００４６】この内、パラメータ調整用ダイアログ起動
スイッチＳＷ２がＯＮされると、ＴＣＳ操作画面上にパ
ラメータ調整用ダイアログＷ１が表示される。このダイ
アログＷ１上に、上記の平滑化フィルタの時定数を可変
パラメータとして調整する上下（ＵＰ／ＤＯＷＮ）操作
スイッチＳＷ３と、ノイズ閾値を可変パラメータとして
調整する上下（ＵＰ／ＤＯＷＮ）操作スイッチＳＷ４と
が設定される。その他、このパラメータ調整用ダイアロ
グＷ１上には、その他のユーザーインターフェース３７
として、トレースの種類（Ｖｐ、Ｖｍ、両方（Ｖｐ、Ｖ
ｍ））を選択可能な操作スイッチＳＷ５や、トレースラ
イン描画の極性（正（＋）、負（−）、両方（＋、
−））を選択可能な操作スイッチＳＷ６等が設定され
る。

【００４７】このユーザーインターフェース３７上の各
操作スイッチＳＷ３〜ＳＷ６等で操作されたパラメータ
は、ＴＣＳ回路３６からパラメータ設定回路３６にて、
ＤＳＰ３１及びＰＳ／ＥＤ検出部３２の各処理で使用可
能に設定される。

【００４８】従って、上記のユーザーインターフェース
３７によれば、診断部位に応じて、スペクトラム信号の
パワー最大値の時間変化を時間的に安定させるために平
滑化処理を施す平滑化フィルタの平滑化用の時定数を制
御系パラメータとして可変で調整でき、このスペクトラ
ム信号のパワー最大値の平滑化時定数を上下に変化させ
ることにより、トレースラインのカーブの滑らかさを制
御できる。この場合、平滑化フィルタの時定数を上げる
と、スパイクノイズ部分は平滑化されて低減する反面、
ＰＳ検出精度は劣化するといったトレードオフの関係が
あるため、診断部位とＳ（信号）／Ｎ（ノイズ）比に応
じて最適化することが望ましい。

【００４９】また、上記のユーザーインターフェース３
７によれば、診断部位に応じて、スペクトラム信号のパ
ワー最大値と、ノイズレベルとの間でその最大流速ＶＰ
の階調方向の切り出し位置（スレシホールドレベル）を
決めるノイズ閾値を制御系パラメータとして可変で調整
でき、ピーク速度のスペクトラムからの切り出し位置を
制御できる。このパラメータを上げると、輝度のより高
い信号を血流波形として利用でき、画像の感度に応じて
トレース位置を微調整することができる。

【００５０】上記のように、本実施例によれば、ユーザ
ーインターフェース３７によるユーザ操作により、リア
ルタアイム／フリーズ画像でのトレースラインの時間方
向、階調（パワー）方向の画質補正が可能となり、これ
により計測条件の補正ができる。

【００５１】（第２実施例）従来では、上記のオートト
レース処理により、トレースエラー発生時に全てのオー
ト計測値がエラー表示され、例えば数心拍分の計測値が
エラー表示のために計測数値表示上の計測項目の全てが
計測不可（ＮＧ）になる。これを改善するため、本実施
例では、上記構成に加え、さらにトレースエラー発生時
に全てのオート計測値のエラー表示を止め、計測に影響
のない計測項目については一部表示する処理を追加す
る。

【００５２】この処理は、例えば前述の計測部３３によ
り実行される。その実行時の処理シーケンスの例として
は、例えばトレースエラー発生か否かをエラーコマンド
等により判断し、その発生と判断される場合には、計測
可能な項目があるどうかを判断後、計測可能な項目があ
ればその項目に関して計測を実行してその計測値を数値
表示させ、計測不可の項目はエラー表示させる処理が例
示できる。

【００５３】図５は、表示器上で表示されるオート計測
項目の表示例で、従来例の方式によるオート計測と、本
実施例の方式で変更後のオート計測とを比較して説明す
るものである。この例は、いずれも心拍同期毎にオート
計測値を自動更新していくもので、従来例の方式によれ
ば、一心拍中にトレースエラーが発生するとその心拍中
の計測項目の全てがエラー表示になっているのに対し、
本実施例では、上記の計測部３３による処理により、計
測に影響のない計測項目については表示される。

【００５４】図６は、オート計測のトレースエラーで計
算表示可能な計測項目の例を説明するものである。この
例では、ＰＳのトリガポイント以外に発生したトレース
エラーによってダメージを受ける可能性のある計測項目
は、１４項目中、ＶＭＩＮ、ＶＭＰ、ＶＭＭ、ＰＩ
（ａ）、ＰＩ（ｂ）、ＲＩ（ｂ）の７項目（図中の○表
記）であり、その他の７項目（図中の×表記）はそのダ
メージを受けないために計測に影響がない。

【００５５】また、トレースエラー以外で、後述する心
拍同期検出エラーによる同期外れが生じると、ＨＲ、Ｐ
Ｓ、及びＥＤの値自体が誤りなので計測値全体に影響を
及ぼす。従って。同期外れによる心拍同期検出エラーの
場合には、全ての計測項目が計測不可となる。この同期
外れか否かの判断処理は、例えば前述の計測部３３によ
り実行される。この場合の処理シーケンスとしては、Ｐ
Ｓと次のＰＳの時間間隔を元に通常の心拍範囲外であれ
ば同期外れと判断する処理例を例示できる。

【００５６】従って、本実施例によれば、従来、数心拍
分の計測値がエラー表示になり、計測数値表示上の計測
項目の全てが計測不可であったものが、例えば１４項目
中８項目はトレースエラーが発生しても計測精度には影
響を受けずに一部表示可能となるため、情報を不用意に
欠落させないユーザーメリットのある機能を提供でき
る。

【００５７】（第３実施例）従来では、表示画像をベー
スに一様にトレースパラメータを設定していたが、本実
施例では、上記構成に加え、トレースのスィープ速度に
応じて、トレース処理で用いるパラメータ（平滑化フィ
ルタの時定数、パワー最大値、ＰＳ探索範囲等の各調整
用パラメータ）を自動補正する機能を追加する。この機
能を図７及び図８を参照して説明する。

【００５８】図７は、前述したＰＳ／ＥＤ検出部３２の
機能ブロック図の一例を示す。この例において、ＰＳ／
ＥＤ検出部３２は、その機能上、ＤＳＰ３１からのＶｐ
等のドプラトレース波形データを受ける信号極性オフセ
ット補正処理部５１のほか、その出力側に順次接続され
る、ローカル最大値検出処理部５２、スパイクノイズ検
出処理部５３、ジグソーノイズ検出処理部５４、有効な
ＰＳ／ＥＤ判定ＰＳサーチ処理部５５、及びエラー検出
部５６と、信号極性オフセット補正処理部５１の出力側
に接続され、同期トリガを検出して有効なＰＳ／ＥＤ判
定ＰＳサーチ処理部５５に出力する心拍同期検出処理部
５７とを備える。心拍同期検出処理部５７は、その機能
上、同期検出波形選択処理部５８、同期検出トリガ発生
処理部５９、同期トリガ選択処理部６０を有する。

【００５９】また、上記のＰＳ／ＥＤ検出部３２は、パ
ラメータ設定回路３６にて設定された各種パラメータ
（表示系パラメータ（表示高さ、ベースライン、反転
等）、調整パラメータ（スパイクノイズ検出幅、ジグソ
ーノイズ検出幅、ピーク比較減衰時定数、ＰＳ探索範囲
等）、操作系パラメータ（同期検出波形選択、同期トリ
ガ選択）、調整パラメータ（トリガ検出器動作モード選
択、ＢＰＦのバンド幅、ＢＰＦの中心周波数、アダプテ
ィブモード設定等））が入力可能となっている。

【００６０】上記構成によれば、信号極性オフセット補
正処理部５１にて、パラメータ設定回路３６からのパラ
メータ設定値であるトレースの極性（正、負、両方）や
ベースラインオフセット等に応じて、ＤＳＰ３１からの
Ｖｐ等のドプラトレース波形信号が、ベースラインがオ
フセットされて片極性に整形された後、正規化され、そ
の振幅レンジを一定とする処理が実行される。

【００６１】次いで、ローカル最大値検出処理部５２に
て、トレース波形信号の変局点が検出され、スパイクノ
イズ検出処理部５３にて、パラメータ設定回路３６から
のパラメータ設定値を元に、その変局点の内、ピーク位
置前後の波形の傾き（微分係数）が大きいものが除去さ
れる。次いで、ジグソーノイズ除去処理部５４にて、パ
ラメータ設定回路３６からのパラメータ設定値を元に、
残りの変局点の内、小刻みな波形の振動を示すものがピ
ーク値の大小を元に判断され除去される。

【００６２】そして、有効なＰＳ／ＥＤ判定ＰＳサーチ
処理部５５にて、パラメータ設定回路３６からのパラメ
ータ設定値と、心拍同期検出処理部５７からの同期トリ
ガとを元に、ＰＳと次のＰＳの時間を判断し同期誤動作
を減らす処理が実行され、これにより判定されたＰＳ／
ＥＤのペアがエラー検出処理部５６を介して前述の計測
部３３に出力される。

【００６３】上記構成による変局点のエラー検出処理
は、主にジグソーノイズ及びスパイクノイズを除去する
ことで実行される。このスパイクノイズの検出範囲、ジ
グソーノイズの検出範囲は、スィープ速度によらずコラ
ム単位であり、１コラムあたり２［ｍＳ］から１７［ｍ
Ｓ］程度の時間間隔の変化があったため、同じトレース
波形でもスィープ速度を変化させると追従できない。

【００６４】そこで、本実施例では、時定数がコラム単
位でなく［ｍＳ］単位の絶対時間単位で一定になるよう
にしたため、従来と比べると、スィープ速度変更時で
も、トレースエラーが発生しにくく、同様にＰＳと次の
ＰＳのサーチ範囲も、絶対時間を使用することで、より
安定になるといった効果が得られる。これにより、スィ
ープ速度によって平滑化フィルタの時定数、スペクトラ
ム信号の最大値、ＰＳ探索範囲の各パラメータの効き方
が変化するため、これらを補正する処理を入れること
で、従来のように表示画像をベースに一様にトレースパ
ラメータを設定する場合と比べ、トレースエラーが減
り、同期検出の安定性が向上することが確認された。

【００６５】（第４実施例）従来では、トレース波形か
らＰＳ／ＥＤの同期検出をしていたが、本実施例では、
上記構成に加え、ＥＣＧモジュールで得られるＥＣＧ波
形データからも、ＰＳ／ＥＤの同期検出を可能とする機
能を追加する。

【００６６】例えば、前述した図７に示す構成例におい
て、本実施例では、トレース波形で求まる心拍トリガ
か、ＥＣＧ波形で求まる心拍トリガかを選択するパラメ
ータのプリセットを追加することで、ＥＣＧモジュール
３からのトリガか、トレース波形からのトリガかを切替
え、前述した有効なＰＳ／ＥＤ判定ＰＳサーチ処理部５
５に入力すべき同期トリガとして選択可能となってい
る。

【００６７】従って、本実施例によれば、スペクトラム
情報から心拍トリガが検出できないような低感度や不安
定な診断部位に対しても、ＥＣＧ心拍同期を利用して安
定した計測が可能になる。なお、本実施例では、ＥＣＧ
モジュールが超音波診断装置に装備されていない場合、
自動的にトレース波形のトリガを選択する切替論理を組
み込むことが望ましい。

【００６８】（第５実施例）従来では、前述したＰＳ／
ＥＤ検出部３２は、コラム毎（コラム・バイ・コラム）
の逐次検出を行なう処理方式に基づく構成である。この
方式は、コラム毎に波形を認識するものであるため、心
拍同期検出性能が悪く、例えば一心拍中に複数のＰＳト
リガを検出したり、ノイズの影響により、誤った時刻に
トリガを発生したりする等の誤動作が多く発生するとい
った問題がある。

【００６９】本実施例では、これを改善するため、ＰＳ
／ＥＤ検出部３２内に心拍同期検出処理部５７を加え、
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いて同期検出を行な
う方式に変更する。この方式では、同期トリガ検出、ト
リガ発生機能を追加し、周波数軸上で同期周波数を検出
するものであるため、従来のコラム・バイ・コラムによ
る方式と比べ、誤動作を減らすことができる。

【００７０】図８は、前述したＰＳ／ＥＤ検出部３２の
各部の処理段階に沿って、上記のＢＰＦを用いた検出方
式の効果を従来例の検出方式と比べて説明するものであ
る。図８中の例では矢印に沿って左端から右端に処理が
進む。この例において、まず、ＰＳ／ＥＤ検出部３２に
よる最初の処理段階として、信号極性オフセット補正処
理部５１による信号極性とオフセットの調整後、ローカ
ル最大値検出処理部５２にて、ＰＳ／ＥＤ候補となる変
局点（図８中の例では、ＰＳ候補：▼（黒の下向き三角
マーク）、ＥＤ候補：△（白の上向き三角マーク））が
検出される。

【００７１】図８によれば、ＰＳ／ＥＤ候補となる変局
点は、一心拍中に複数存在することが分かる。これらＰ
Ｓ／ＥＤ候補のペアから、スパイクノイズ検出処理部５
３及びジグソーノイズ検出処理部５４にて、それぞれス
パイクノイズ及びジグソーノイズと判定されるものが検
出され、次段の有効なＰＳ／ＥＤ判定ＰＳサーチ処理部
５５にて、有効なＰＳが検出される。図８中の上段右端
が従来例の検出方式による最終的なＰＳ／ＥＤの検出結
果を、また下段右端が本実施例のＢＰＦを用いた検出方
式によるＰＳ／ＥＤの検出結果をそれぞれ示す。

【００７２】その最終のＰＳ／ＥＤ検出結果によれば、
従来例の検出方式では、４つのＰＳが存在し、その内、
図中の左側から３番目のＰＳに着目すると、本来ではス
パイクノイズ検出処理で除去できなかった太めのスパイ
ク状のノイズであるが、ＰＳサーチ範囲が及ばないため
にエラーとみなされず、ＰＳとして検出されていること
が分かる。また、図中の左側から３番目のＰＳと４番目
のＰＳとの中間部にある比較的山の小さい、すなわち速
度の遅い波形ピークは、本来であれば、ＰＳとして検出
すべきものである。さらに、左側から４番目のＰＳは本
来検出すべきものであるが、ＰＳサーチ範囲外のために
エラー判定とされる。

【００７３】上記の一連のエラー原因は、１つ前のＰＳ
位置から次のＰＳ候補の時間を測定し、次候補を決める
時間軸上の論理に起因している。従って、何れかの原因
により、一度ＰＳを取り外すと不安定な状態が長く続い
てしまい、オート計測が不能になったり、著しい計測誤
差が発生することになる。

【００７４】これに対して、本実施例の方式では、信号
極性オフセット処理部５１による信号極性とオフセット
の調整後、心拍同期検出処理部５７にて、ＢＰＦ通過後
に滑らかになったトレース波形の変局点から心拍同期
（図８中のハートマーク参照）が検出され、その心拍同
期の間（１心拍間）で、スパイクノイズ除去／ジグソー
ノイズ除去後に複数存在するＰＳから最も妥当なもの
（例えば、周波数が最大のもの）を１個だけ検出する処
理を行なってＰＳが判定される。

【００７５】従って、本実施例の方式では、図８に示す
ように、従来のＰＳ検出方式ではＰＳと判定されている
３番目のものがＰＳ候補から外れ、従来の３番目のＰＳ
と４番目のＰＳとの中間にあった波形ピークをＰＳとし
て検出され、４番目のＰＳも正常に検出されることにな
る。

【００７６】従って、本実施例によれば、ＢＰＦを用い
た同期検出方式により、周波数軸上で安定した心拍周波
数付近の成分のみを同期検出に使用するため、心拍同期
検出処理の性能がより向上するといった効果が得られ
る。

【００７７】（第６実施例）本実施例では、前述したＢ
ＰＦを用いた同期検出機能に加え、診断部位毎にＢＰＦ
の中心周波数／バンド幅を設定する機能と、自動設定機
能、すなわち「自動設定（Auto）」、「ユーザ設定（Us
er）」、及び「標準設定（Fix)」の各モード選択を機能
を追加する。この機能は、例えばユーザーインターフェ
ース３７、パラメータ設定回路３６、及びＰＳ／ＥＤ検
出部３２に搭載される。

【００７８】図９は、ＢＰＦを用いたＰＳ／ＥＤ検出部
３２内の心拍同期検出部５７の詳細を説明するものであ
る。この心拍同期検出部５７は、その同期検出トリガ発
生処理部５９内に、機能上の各部として、図に示すよう
に、信号の正規化処理部６１、バンドパスフィルタ（Ｂ
ＰＦ）６２、トリガ判定処理部６３、レベル比較器６
４、同期トリガ座標出力部６５、係数変換計算処理部６
６、バンドパス係数計算処理部６７、及びアダプティブ
ＢＰＦ周波数解析処理部６８を備える。

【００７９】この構成によれば、信号の正規化処理部６
１にて、信号の振幅レンジが正規化され、ＢＰＦ６２を
通過後、トリガ判定処理部６３及びレベル比較器６４に
て、そのトリガの判定及び切り出し処理が行なわれ、そ
の切り出した信号が同期を検出するトリガとして同期ト
リガ座標出力部６５にて出力される。このときのＢＰＦ
６２の中心周波数やバンド幅に応じた係数は、係数変換
計算処理部６６及びバンドパス係数計算処理部６７にて
計算され、ＢＰＦ６２に与えられる。

【００８０】上記の機能によれば、「自動設定」モード
選択時にはＢＰＦ６２の中心周波数とバンド幅を自動的
（アダプティブ）に設定でき、「ユーザ設定」モード選
択時には診断部位毎にＢＰＦ６２の中心周波数とバンド
幅をプリセットでき、「標準設定」モード選択時にはＢ
ＰＦ６２の中心周波数とバンド幅は、標準の固定値に設
定できる。このときのＢＰＦ６２のバンド幅は、例えば
オクターブ単位で設定し、ＢＰＦ６２のバンド幅及び中
心周波数は、患者の年齢や診断部位によってプリセット
する。これにより、診断部位の心拍数やトレース波形に
応じた同期検出誤動作の少ないＢＰＦ６２の動作条件を
設定できる。

【００８１】上記の機能に関連して、アダプティブＢＰ
ＦのＯＮ／ＯＦＦ選択を行なう機能を加えると、ＯＮ選
択時には、ＢＰＦ６２のバンド幅の値が有効でその中心
周波数の値が自動設定となり、ＯＦＦ選択時にはＢＰＦ
のバンド幅及び中心周波数の値が有効となる。

【００８２】（第７実施例）本実施例では、上記構成に
加え、前述した自動設定機能として、プリＢＰＦ処理
後、共分散処理にて信号の基本波成分を検出し、それに
応じたＢＰＦ設定を自動的に行なう機能を追加する。

【００８３】この機能では、前述した自動設定モード選
択時にＢＰＦ６２の中心周波数を検出するためにその前
段にプリＢＰＦを追加し、例えば２０Ｈｚから２００Ｈ
ｚの帯域制限を加える。これにより、トレース波形の含
む高調波成分やＤＣ（直流）成分を除去し心拍周期の主
成分が抽出しやすくなる。

【００８４】また、プリＢＰＦを通過した信号を共分散
処理やＦＦＴスペクトラム解析等を用いてその中心周波
数を計算し、その中心周波数を利用してＢＰＦ６２の中
心周波数をアダプティブに移動させることにより、診断
部位や患者に応じた検出条件を設定することができる。

【００８５】前述したアダプティブＢＰＦ周波数解析処
理部６８は、トレース波形の周波数分析を行ない心拍同
期の中心周波数を求め、その中心周波数に応じたＢＰＦ
の中心周波数の計算を行なうものである。すなわち、こ
のアダプティブＢＰＦ周波数解析処理部６８は、プリＢ
ＰＦにてトレース波形をある程度平滑化し、共分散分析
処理にてその中心周波数を計算し、それに応じたＢＰＦ
の中心周波数又は中心周波数のばらつき（分散）を計算
し、最適なＢＰＦのバンド幅を計算し、ここでのＢＰＦ
の中心周波数とバンド幅をリアルタイムで計算し、ＢＰ
Ｆに与える係数としてフィードバックする。

【００８６】図１０（ａ）及び（ｂ）は、トレース波形
のプリＢＰＦ処理による効果を説明するもので、図１０
（ａ）は、トレース波形及びそのパワースペクトラム、
図１０（ｂ）は、プリＢＰＦ（２０Ｈｚ〜２００Ｈｚ）
通過後の波形及びそのパワースペクトラムをそれぞれ示
す。

【００８７】この例は、頚動脈血流の実際の観測波形で
あるが、図１０（ａ）に示すトレース波形そのものには
心拍同期周波数成分以外に、２倍高調波、３倍高調波、
４倍高調波が多く含まれているのが分かる。これに対
し、この信号に対しプリＢＰＦ処理を施すと、図１０
（ｂ）に示すように波形が滑らかになると同時に、心拍
同期成分の基本周波数のスペクトラムピークが捉えやす
くなるといった効果が得られる。

【００８８】図１１（ａ）及び（ｂ）は、アダプティブ
ＢＰＦ信号処理の効果を説明するもので、図１１（ａ）
は、アダプティブＢＰＦ通過後のトレース波形、図１１
（ｂ）は、正側のみを通過させる整流処理後の波形の例
をそれぞれ示す。

【００８９】この例では、プリＢＰＦ通過後の信号に対
し共分散処理を施し、その共分散出力に１次モーメント
を利用した荷重平均処理を行い、その中心周波数を小数
点で精度良く求める。そして、その中心周波数を元にア
ダプティブＢＰＦ処理のフィルタ係数を計算し、トレー
ス波形に対しＢＰＦ処理を施し（図１１（ａ）参照）、
その後で、片側の極性でその信号を切り取り（図１１
（ｂ）参照）、その変局点をトリガ位置として検出す
る。

【００９０】この場合、前述したＰＳ候補の時間位置
と、変局点で検出したトリガの時間位置が一致するのを
避けるために時間方向に多少（例えば、数コラム）のオ
フセットを持たせることが望ましい。

【００９１】（第８実施例）本実施例では、上記構成に
加え、バンドパスフィルタを用いて同期検出した心拍ト
リガと、ＥＣＧモジュールで得られるＥＣＧトリガとを
切り替えて入力し、ＰＳ／ＥＤ候補から最適なＰＳ／Ｅ
Ｄを検出する機能を追加する。この機能によれば、前述
の同期トリガ発生処理部に入力する信号（心拍同期トリ
ガを検出するための元の信号）を選択することが可能と
なる。すなわち、ＥＣＧ選択時には波形データ、Ｖｐ選
択時にはＶｐのトレース波形データ、Ｖｍ選択時にはＶ
ｍのトレース波形データを同期検出の入力として選択す
ることができる。

【００９２】これにより、診断部位や患者に応じた最適
な検出条件を設定できる。なお、プリＢＰＦ処理、ＢＰ
Ｆ処理された信号は、片極性に整流され心拍同期相当分
の波の片側として処理され、その極値の時間軸座標（厳
密にはオフセット時相補正を持つ）を同期トリガとして
出力される。

【００９３】（第９実施例）従来では、スペクトラムの
周波数軸の全域を最大流速Ｖｐ値のトレース範囲として
固定していたが、臍帯動静脈が同時に混在したスペクト
ラム画像では、例えば臍静脈部分を無視して動脈流をオ
ートトレースする必要がある。そこで、本実施例では、
上記構成に加え、Ｖｐトレース範囲の周波数軸上の上限
と下限を定め、その範囲のみをオートトレースする機能
を追加した。この機能を実現する要部構成の例を図１２
に示す。

【００９４】図１２に示す構成では、装置本体内に、ウ
ォール・フィルタ用カットオフ周波数、トレース範囲の
マニュアル設定値、トレースの方向、ノイズ閾値、平滑
化フィルタの時定数、及びスィープ速度等のパラメータ
を操作するユーザーインターフェース３７のほか、その
パラメータの出力側に接続されるパラメータ設定回路３
６、及びＤＳＰ３１内のＦＦＴスペクトラム処理部４
３、及びＶｐ、Ｖｍトレース波形検出部４４が含まれ
る。

【００９５】パラメータ設定回路３６には、その機能上
の各部として、ウォール・フィルタ用カットオフ周波数
ｆｃを入力してそのカットオフ係数を計算しその計算値
をＦＦＴスペクトラム処理部４３に出力する処理部（ウ
ォール・フィルタ用カットオフ係数計算処理部）７１
と、ウォール・フィルタ用カットオフ周波数ｆｃ用のイ
ンターフェース７２と、トレース範囲のマニュアル設定
値用のインターフェース７３と、両インターフェース７
２、７３を介して入力される設定値を元にトレース範囲
を計算しその計算値をＶｐ、Ｖｍトレース波形検出部４
４に出力する処理部（トレース範囲用の計算処理部）７
４とが含まれる。

【００９６】また、このパラメータ設定回路３６には、
ノイズ閾値を入力してスペクトラム上の周波数方向のノ
イズ閾値を補正しその補正値をＶｐ、Ｖｍトレース波形
検出部４４に出力する処理部（周波数方向ノイズ閾値補
正処理部）７５と、平滑化フィルタの時定数及びスィー
プ速度を入力してそのスィープ速度を元に平滑化フィル
タ時定数の補正を行いその補正値（最大信号レベルホー
ルド時定数）をＶｐ、Ｖｍトレース波形検出部４４に出
力する処理部（スィープ速度による補正処理部）７６と
が含まれる。

【００９７】Ｖｐ、Ｖｍトレース波形検出部４４には、
パラメータ設定回路３６を介して入力される各パラメー
タを元に処理を行なう各部として、スペクトラムの正側
から最大流速Ｖｐを検出する正側Vｐ検出処理部８１
と、その負側から最大流速Ｖｐを検出する負側Vｐ検出
処理部８２と、両検出処理部８１、８２の出力側に２列
で並列に接続される構成の内、一方の側の順次接続され
るＶｍ計算処理部８３、Ｖｍ用の水平メディアンフィル
タ８４、及びＶｍ用の平滑化フィルタ８５と、同様に他
方の側に順次接続されるＶｐ判定処理部８６、Ｖｐ用の
水平メディアンフィルタ８７、及びＶｐ用の平滑化フィ
ルタ８８とが含まれる。両平滑化フィルタ８５、８８を
介してＶｐ、Ｖｍのトレース波形データが次段に出力さ
れる。

【００９８】また、Ｖｐ判定処理部の出力側には、その
Ｖｐ判定信号からシストリック・ピーク（systlic pea
k）を除去する処理部（シストリック・ピーク除去処理
部）８９と、その除去後の信号を元にＶｐ検出用のノイ
ズ閾値を設定（補正）しその設定値をＶｐ判定処理部８
６にフィードバックさせる処理部（ノイズ閾値設定処理
部）９０とが接続される。

【００９９】上記構成によれば、ユーザーインターフェ
ース３７にて、ユーザの操作によりＶｐトレース範囲の
周波数軸上の上限値、下限値が調整され、パラメータ設
定回路３６を介して、０−５０％の設定範囲でスペクト
ラム上のトレース範囲の上限及び下限が設定され、これ
により、Ｖｐ、Ｖｍトレース波形検出部４４によるＰＳ
サーチ処理の開始位置がオフセット可能となり、従来例
と比べ、臍帯動静脈等の検出が容易になってその観察が
効率良く行なえ、診断効率が向上するようになる。

【０１００】なお、変形例として、Ｖｐトレース範囲の
周波数軸上の上限、下限をユーザーインターフェースと
せず、オートトレース範囲をＲＯＩで設定するように構
成してもよい。

【０１０１】（第１０実施例）従来では、定常血流の平
均流速Ｖｍのトレース値がＤＣ（直流）成分付近のノイ
ズやクラッタ成分の影響で実際よりも低い値となり、計
測誤差が生じていた。これを改善するため、本実施例で
は、図１３及び図１４に示すように、Ｖｐ、Ｖｍのトレ
ース探索範囲を従来のようにＤＣ成分からでなく、ウォ
ール・フィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃから開始す
るように設定、制御する機能を加えている。

【０１０２】例えば、動脈と静脈が混在している診断部
位でその動脈部分の拍動性のみをトレースしたい場合に
は、図１３に示すように最大流速Ｖｐの正方向のトレー
スの場合には、そのトレース範囲の上限値を正側のナイ
キスト周波数（＋ｆｒ／２）よりも小さくし、その下限
値を正側のカットオフ周波数（＋ｆｃ）に設定すると共
に（トレース範囲：＋ｆｃ〜上限値、上限値＜＋ｆｒ／
２）、その負方向のトレースの場合には、そのトレース
範囲の下限値を負側のナイキスト周波数（−ｆｒ／２）
よりも大きくし、その下限値を負側のカットオフ周波数
ｆｃに設定する（トレース範囲：−ｆｃ〜下限値、下限
値＞−ｆｒ／２）。

【０１０３】この例のようにＶｐの検出範囲を制限する
ことで、臍帯と動静脈の混在時のトレース性能が向上
し、最大流速の計測精度がより一層高くなる。

【０１０４】また、レンジゲート（ＲＧ）幅内の血流速
度分布が層流状になっている場合、平均流速Ｖｍは、Ｄ
Ｃ（直流）成分付近に引っ張られ実際よりも小さな値を
取るため、この場合のトレース時には、図１４に示すよ
うに、平均流速Ｖｍを決定するためのパワーの周波数方
向の荷重平均範囲を、従来のように一方のベースライン
から他方のベースラインまでの間に設定するのではな
く、正側のカットオフ周波数（＋ｆｃ）及び負側のカッ
トオフ周波数（−ｆｃ）からスタートさせるように設定
する（図中の例では＋ｆｃ〜−ｆｃの間は範囲外とな
る）。この例のようにＶｍを求める荷重平均範囲を制限
することで、血流速度分布が層流状の場合でも、平均流
速Ｖｍのトレース性能が向上し、計測精度がより一層高
くなる。

【０１０５】（第１１実施例）従来では、スペクトラム
の０Ｈｚ付近をクロスするトレース波形ではその正負の
符号が変化するため、トレース波形上にスパイク状ノイ
ズが発生し、トレーストレースエラーが発生していた。
これを低減するため、本実施例では、前述の図１２に示
す水平メディアンフィルタ８４、８７により水平方向の
メディアンフィルタ処理を実行する構成を加えた。この
構成により、スペクトラムの０Ｈｚ付近をクロスするト
レース波形上でのスパイクノイズを低減し、良好なトレ
ース波形を得ることができる。

【０１０６】（第１２実施例）従来では、スペクトラム
のＳ／Ｎ比が劣化するナイキスト周波数（ｆｒ／２）付
近のスペクトラム画像辺縁部にトレースエラーが発生し
ていた。これを改善するため、本実施例では、ノイズと
信号を区別するパワーの次元をもつノイズ閾値を、その
周波数方向に補正する機能を追加した。

【０１０７】この機能によれば、ノイズ閾値の周波数軸
方向の補正は、ＰＷドプラ、ＣＷドプラ等のモードやＢ
ＬＳ（ベースラインシフト）の情報を元に、周波数解析
器の周波数特性の補正を自動的に行なう。この場合のノ
イズ閾値の周波数方向補正例を図１５及び図１６に基づ
いて説明する。

【０１０８】まず、前述の第１実施例で説明したよう
に、現在のコラムにおけるノイズレベルと、時間平滑化
したパワー最大値のパワーレベルにより、最大流速Ｖｐ
の位置を検出するノイズ閾値を計算する。この計算式は
前述した通りである。

【０１０９】次いで、シミュレーション等により信号が
ＤＣ付近をクロスするような場合、ウォール・フィルタ
で信号が欠落したところでノイズ閾値（スレシレベル）
がダイナミックに変化するためにトレースエラーが発生
しやすい。また、このノイズ閾値を大きな値にすれば、
Ｖｐ値が低くなる。

【０１１０】そこで、診断部位のＳ／Ｎ比に応じて、Ｔ
ＣＳからノイズ閾値を調整する。この場合、診断部位の
Ｓ／Ｎ比に応じて、マニュアル調整は可能であるが、１
コラム内でのパワースペクトルであっても、その周波数
方向によってＳ／Ｎ比、特にノイズレベルが異なる場合
がある。特に、ウォール・フィルタのカットオフ周波数
ｆｃ以下の領域及びナイキスト周波数（ｆｒ／２）付近
におけるノイズレベル信号レベルが低下することによ
り、Ｖｐが検出しにくくなるため、低Ｓ／Ｎ比領域で
は、下げる必要がある。

【０１１１】また、循環器の応用等で、サンプルホール
ド（Ｓ／Ｈ）時の折返しが発生しやすい場合、ベースラ
インをシフトさせて折返し防止を図っているが、ＬＰＦ
やＳ／Ｈの影響により信号もノイズレベルもフィルタの
肩特性やＳ／Ｈ特性の影響を受けてナイキスト周波数付
近から高い周波数では著しく減少する。

【０１１２】ノイズレベルのサンプルは、例えば３／８
＊ｆｒから４／８＊ｆｒの範囲内の平均値を採用してい
るため、ナイキスト周波数を超える領域では数ｄＢ（例
えば、１／２＊ｆｒで３ｄＢ程度)の低下がある。これ
では、ノイズレベルすれすれの信号ではトレースできな
くなる可能性が高い。特に、ＣＷ等のスペクトラム辺縁
部のエンベロープがトレースできなくなる。

【０１１３】これを補正するために、ノイズ閾値レベル
を周波数に応じて変化させる。

【０１１４】図１５及び図１６に示すように、スペクト
ラム辺縁のノイズ閾値を補正することにより、従来では
ナイキスト周波数付近のノイズの信号も低下する周波数
特性を持つ領域ではその特性に応じたノイズ閾値の制御
が必要となり、これをおこなうことでスペクトラム辺縁
部でのトレースエラーが減少する。

【０１１５】この例で用いる補正関数は、ＰＷドプラの
レンジゲートＲＧによる積分やホールド特性の影響やＣ
Ｗドプラ時のサンプリング周波数のデシメーションによ
る周波数特性の影響を考慮して補正することが望まし
い。一般にＦＦＴの入力段でのサンプリング周波数の影
響により辺縁部の感度は数ｄＢ落ちる。ＰＷ／ＣＷのフ
ィルタ処理、リサンプリング処理がシステムで決まれ
ば、補正関数は固定テーブルとして設定することも可能
である。

【０１１６】なお、本発明は、代表的に例示した上述の
各実施例に限定されるものではなく、当業者であれば、
特許請求の範囲の記載内容に基づき、その要旨を逸脱し
ない範囲内で種々の態様に変形、変更することができ
る。これらの変更、変形例も本発明の権利範囲に属する
ものである。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ドプラ周波数のスペクトラム信号における最大流速Ｖ
ｐ、平均流速Ｖｍのトレース波形検出、ＰＳ／ＥＤのピ
ーク検出、及びＰＩ、ＲＩ等の計測の各処理において、
感度や、診断部位、或いはスペクトラム画像に混入する
様々なノイズの影響に起因する誤動作の発生や誤った計
測値の表示を回避できる超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る超音波ドプラ・リアルタイム
・オートトレース診断装置を搭載した超音波ドプラ診断
装置の全体構成を示す概略ブロック図。

【図２】超音波ドプラ診断装置の要部構成を示す概略の
機能ブロック図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、パワースペクトル上での
最大流速Ｖｐの切り出し位置を設定するパラメータを説
明する図。

【図４】パラメータを調整するユーザーインターフェー
スの一例を示す図。

【図５】第２実施例のオート計測値の表示例を説明する
図。

【図６】図５に示す例で、トレースエラー時に表示可能
な計測項目を説明する図。

【図７】ＰＳ／ＥＤ検出部の詳細を示す概略の機能ブロ
ック図。

【図８】ＰＳ／ＥＤ検出部のＢＰＦを用いた検出方式に
よる効果を説明する図。

【図９】心拍同期検出処理部の同期検出トリガ発生処理
部の詳細を示す概略の機能ブロック図。

【図１０】（ａ）は、トレース波形及びそのパワースペ
クトラムを示す図、（ｂ）は、プリＢＰＦ通過後の波形
及びそのパワースペクトラムを示す図。

【図１１】（ａ）は、アダプティブＢＰＦ通過後のトレ
ース波形を示す図、（ｂ）は、正側のみを通過させる整
流処理後の波形を示す図。

【図１２】ＤＳＰ内の詳細を中心とするオートトレース
計測に関する構成例を説明する概略の機能ブロック図。

【図１３】パワースペクトル上での最大流速Ｖｐのサー
チ範囲を制限する場合を説明する図。

【図１４】パワースペクトル上での平均流速Ｖｍの荷重
平均範囲を制限する場合を説明する図。

【図１５】スペクトラム辺縁のノイズ閾値（最大流速Ｖ
ｐの切り出し位置）をその周波数方向に補正する場合の
補正前を説明する図。

【図１６】スペクトラム辺縁のノイズ閾値（最大流速Ｖ
ｐの切り出し位置）をその周波数方向に補正する場合の
補正例を説明する図。

【図１７】従来の超音波ドプラ診断装置によるスペクト
ラム信号のトレース及び計測の概要を説明する図。

【符号の説明】

１超音波プローブ２装置本体３ＥＣＧモジュール１１全体コントローラ２１送受信部（Ｔ／Ｒ）２２検波器（Ｅ／Ｐ）２３デジタル・スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）２５表示器２６ミキサ２７レンジゲート（ＲＧ）処理部２８ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２９高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３０ＣＦＭ処理部（ＣＦＭ・ＦＰ）３１ＤＳＰ（本発明のオートトレース手段）３２ＰＳ／ＥＤ検出部（本発明のピーク検出手段）３３計測部（本発明のオート計測手段）３４ビデオ・インターフェースＩ／Ｆ３５画像ストレージ部３６パラメータ設定回路３７ユーザーインターフェース（本発明の操作手段）３８操作パネル回路３９ＴＣＳ回路４０ＧＵＩ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤典明栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者大貫真人栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者武藤義美栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者西野正敏栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者赤木和哉栃木県大田原市下石上字東山1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者鯉沼利幸栃木県宇都宮市東宿郷４−２−24 センターズ・ビルディング２Ｆ株式会社ネオテクノ内Ｆターム(参考） 4C301 DD02 EE06 EE11 FF28 JB23 JB25 JB34 JB38 JB42 JC07 JC08 KK09 KK26 KK36 4C601 BB03 DE01 EE03 EE09 FF08 JB28 JB31 JB33 JB34 JB35 JB36 JB38 JB49 JC04 JC09 KK28 KK30 KK37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内の運動流体を含む診断部位に向
けて超音波を送受信させて得られる前記診断部位の流速
に関する情報を担うドプラ周波数のスペクトラム信号か
ら計測を行なう超音波診断装置であって、前記スペクトラム信号の周波数方向の最大流速Ｖｐ及び
平均流速Ｖｍの少なくとも一方を時間方向にトレースし
そのトレース波形を出力する処理をリアルタイムで実行
するトレース手段と、前記トレース手段により出力されるトレース波形から前
記被検体の心周期で決まるＰＳ（Peak of Systolic）及
びＥＤ（End of Diastolic）の波形ピークを検出する処
理を実行するピーク検出手段と、前記ピーク検出手段により検出されたＰＳ及びＥＤの情
報を元に前記診断部位の診断に用いる計測項目を計測す
る処理を実行する計測手段と、前記トレース手段、ピーク検出手段及び計測手段の少な
くとも１つの処理で用いるパラメータを変更するための
操作手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装
置。
【請求項２】前記操作手段は、前記パラメータとし
て、前記スペクトラム信号におけるパワー方向の最大値
の平滑化時定数を可変する手段を備えた請求項１記載の
超音波診断装置。
【請求項３】前記操作手段は、前記パラメータとし
て、前記スペクトラム信号におけるパワー方向のピーク
速度切り出し位置を可変設定する手段を備えた請求項１
記載の超音波診断装置。
【請求項４】前記計測手段は、前記トレース手段の処
理によるトレース時にトレースエラーが生じた場合、計
測すべき計測項目の内の計測可能な項目を判断し、その
項目について計測を実行するものである請求項１記載の
超音波診断装置。
【請求項５】前記操作手段は、表示器のスィープ速度
に応じて前記パラメータを補正する手段を備えた請求項
１記載の超音波診断装置。
【請求項６】前記ピーク検出手段は、前記トレース波
形の情報及び前記被検体に装着させた心電計からの心電
波形の情報の少なくとも一方を選択可能に用いて前記被
検体の拍動に同期したトリガを生成する同期トリガ生成
手段と、この同期トリガ生成手段により生成される同期
トリガを用いて前記ＰＳ及びＥＤを検出する手段とを備
えた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項７】前記同期トリガ生成手段は、バンドパス
フィルタ処理を行なって前記同期トリガを生成するもの
である請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項８】前記操作手段は、前記パラメータとし
て、前記バンドパスフィルタの中心周波数及びバンド幅
を、自動的に設定する自動設定モード、ユーザが操作し
て設定するユーザ設定モード、及び標準の固定値に設定
する標準設定モードのいずれかを選択する手段を備えた
請求項７記載の超音波診断装置。
【請求項９】前記操作手段は、前記パラメータとし
て、前記オートトレース手段の処理で実行されるトレー
ス時のスペクトラム信号の周波数方向のトレース範囲の
上限及び下限を可変設定する手段を備えた請求項１記載
の超音波診断装置。
【請求項１０】前記ピーク検出手段は、前記スペクト
ラム信号の周波数方向の正負を交差する際のその符号の
違いによるトレースエラーを防止するための水平方向の
メディアンフィルタ処理を実行する手段を備えた請求項
１記載の超音波診断装置。
【請求項１１】前記操作手段は、前記パラメータとし
て、前記スペクトラム信号のパワー方向におけるピーク
速度切り出し位置をその周波数方向に補正する手段を備
えた請求項１記載の超音波診断装置。