JP2003325520A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波診断装置において、変位量の大きい対
象組織の変位を精度よく測定する。 【解決手段】 第１周波数の超音波と第１周波数より低
い第２周波数の超音波を用いて対象組織の変位量を計測
する。変位前後の２つの第２受信信号１０４ａ，１０４
ｂの相互間の位相差から参照変位量Ｄを演算する。変位
前後の２つの第１受信信号１０２ａ，１０２ｂの相互間
で生じた位相差の折り返しについて、参照変位量Ｄをλ
／２で除して得た整数ｍで折り返し回数が求められる
（λは第１周波数の超音波の波長）。次に第１受信信号
の変位計測窓１０６と変位前のゼロクロス点Ｒをｍ＊
（λ／２）だけ変位方向にシフトし、点Ｒに対応する点
Ｓと、変位後のゼロクロス点Ｕとの相互間の位相差から
みかけ変位量Δｄを求める。対象組織の変位量は、ｍ＊
（λ／２）＋Δｄで算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
係り、特に対象組織の変位量を測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】対象組織の変位量を測定するには、対象
組織に超音波を繰り返し送受信して、受信信号の位相を
比較し、その位相差から変位量を求める方法が用いられ
る。図６は、上記方法を説明するため、時間とともに変
位する対象組織１１に対して、探触子２２から超音波１
３を繰り返し送信し、対象組織１１から超音波１５が反
射され探触子２２に戻る様子を示したものである。
（ａ），（ｂ）は、それぞれ時刻Ｔ＝ｔ₁，ｔ₂における
対象組織１１の変化状態を示す。対象組織１１は時間経
過とともに探触子２２側に変位し、それに応じて対象組
織１１の表面と探触子２２の間隔が時間経過とともに小
さくなる。

【０００３】そこで、時刻Ｔ＝ｔ₁において超音波１３
を送信し、対象組織１１の表面から反射された超音波１
５を探触子２２が受信した信号波形を＃１とする。同様
に時刻Ｔ＝ｔ₂に送信した超音波に対応する受信信号波
形を＃２とする。

【０００４】図７は、横軸に時間、縦軸に振幅をとり、
対象組織１１の表面に相当する受信信号波形＃１，＃２
を示したものである。それぞれの受信信号波形について
の時間軸の原点は、それぞれの超音波の送信時刻を基準
に取った。図７に示すように、対象組織１１の変位の大
きさに応じ、これらの受信信号＃１，＃２の相互間に位
相差が生ずる。例えば受信信号＃１，＃２のそれぞれに
つき、その波形の立上り側のゼロクロス点の相互間の差
で位相差Δθ₂₁を求めることができる。位相差Δθ₂₁の
大きさは、図６から理解できるように、対象組織１１と
探触子２２との距離、つまり対象組織１１の変位量に基
づくものである。ここで、２πの位相差が超音波の１波
長の長さに相当するので、求められた位相差から変位量
を算出できる。したがって、対象組織に超音波を繰り返
し送受信して、受信信号の位相を比較し、その位相差か
ら刻々と変化する変位量の時間変化を求めることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、変位量が大きくなり、受信信号相互間の位相差が±
π以上となると、以下に述べる位相差に関する公知の
「折り返し」の問題が起こり、測定可能な最大変位量に制
限が出る。

【０００６】図８は、位相差に関する折り返しの問題を
説明するため、受信信号相互間の位相差が±π以上とな
る２個の受信信号＃１と＃３を、図７と同じ表し方で示
したものである。図８において、受信信号＃１の立上り
側ゼロクロス点を点Ｒとすると、信号波形の１波長は２
πに相当するので、受信信号＃１を基準とした位相差の
識別は、点Ｒを中心とした±πの位相差の範囲に対応す
る点Ｓと点Ｔの範囲内でのみ有効に行うことができる。
いま、対象組織の変位量が大きく、その変位量に対応し
た受信信号＃３の変化が、受信信号＃１との相互間の位
相差Δθ₃₁がπを超えているときは、受信信号＃１に関
する位相差の有効識別範囲の点Ｓと点Ｔの範囲外に、受
信信号＃３の真のゼロクロス点Ｕがくる。このとき、受
信信号＃１に関する位相差の有効識別範囲の点Ｓと点Ｔ
の範囲内でも、受信信号＃３は他のゼロクロス点Ｖをも
つ。したがって、いまの場合、受信信号＃１のゼロクロ
ス点Ｒから位相差Δθ₃₁だけ離れた真のゼロクロス点Ｕ
でなく、位相差［２π−Δθ₃₁］だけ離れた他のゼロク
ロス点Ｖを位相差の算出に用いてしまう。

【０００７】このように、位相差が±πを超えると、観
測する位相差の折り返しが起こるために、位相差から変
位量を求める方法は、位相差に関し±πの範囲の測定に
制限される。したがって、測定可能な最大変位量は、超
音波の波長をλとして、±λ／２の範囲に制限され、こ
れを超える大きな変位量を測定することができない。

【０００８】超音波の周波数を低くして、波長λを大き
くすれば大きな変位量の測定が可能になるが、変位量の
測定精度が低くなる。

【０００９】一方、超音波の送信する間隔を短くし、変
位量の測定時刻ｔ₁，ｔ₂の間隔を短くすれば、送信間隔
内の対象組織の変位量が小さくなるので、位相差を±π
の範囲に納めるようにすることができる。しかし、超音
波のパルス繰り返し時間（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔ
ｉｏｎ Ｔｉｍｅ：ＰＲＴ）を短くすることになり、周
知のように、対象組織の診断深さが浅くなる制限が出
る。

【００１０】また、対象組織の測定点、例えば血管の前
壁にトラッキングゲートを設定し、血管壁の変位を逐次
検出するトラッキング機能において、位相検出を用いて
血管前壁の変位の逐次検出を行うときは同様の問題が起
こることがある。すなわち、この場合のトラッキングゲ
ートの変位計測可能な窓幅は、超音波の波長をλとし
て、±λ／２であるので、血管前壁が±λ／２以上変位
するときは、トラッキングゲートはその変位に追随でき
ないか、あるいは誤った動作をする。

【００１１】本発明の目的は、かかる従来技術の課題を
解決し、変位量の大きい対象組織の変位を精度よく測定
する超音波診断装置を提供することである。他の目的
は、対象組織の診断深さを変えることなく、変位量の大
きい対象組織の変位を精度よく測定する超音波診断装置
を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る超音波診断装置は、対象組織に対し、
送受信シーケンスに従って、第１周波数の超音波を繰り
返し送受信して複数の第１受信信号を出力し、前記第１
周波数より低い第２周波数の超音波を繰り返し送受信し
て複数の第２受信信号を出力する送受信手段と、前記複
数の第１受信信号についての相互間の第１位相差と、前
記複数の第２受信信号についての相互間の第２位相差と
に基づいて、対象組織の変位量を演算する変位量演算手
段と、を備えることを特徴とする。

【００１３】この構成により、短い波長の第１周波数の
超音波による計測と、長い波長の第２周波数の超音波に
よる計測の両者の利点を生かして、変位量の大きい対象
組織の変位を精度よく測定することができる。変位量
は、位置、速度などの測定量を含む。

【００１４】望ましくは、前記変位量演算手段は、前記
複数の第１受信信号の相互間の波形比較により前記第１
位相差を演算する第１位相差演算部と、前記複数の第２
受信信号の相互間の波形比較により前記第２位相差を演
算する第２位相差演算部と、前記第２位相差に基づい
て、前記第１位相差に関する折り返しの有無および回数
を判定する判定部と、前記判定部の判定結果に従い、前
記第１位相差に基づいて前記対象組織の変位量を演算す
る変位量演算部と、を備える。

【００１５】この構成により、第１周波数の超音波につ
いてその位相差の折り返しにより識別できない部分があ
るか否か、あるときは何回折り返しがあるかを判別す
る。その結果を用いることで、第１周波数の超音波のＰ
ＲＴを変えることなく、第１周波数の超音波について位
相差の折り返しで制限される測定可能な最大変位量を超
える分を、第２周波数の超音波を用いた位相差の測定で
補うことができる。したがって対象組織の診断深さを変
えることなく、変位量の大きい対象組織の変位を精度よ
く測定することができる。

【００１６】望ましくは、前記送受信シーケンスは、前
記第１周波数の超音波と前記第２周波数の超音波とを交
互に送信する送受信シーケンスである。

【００１７】この構成により、第１位相差と第２位相差
とを相互に近接した時刻で測定できるので、それらの測
定値の同時性がよく、対象組織の変位量を正確に演算で
きる。また、対象組織の変位量を短時間で演算できる。

【００１８】望ましくは、前記折り返し回数は、前記第
１位相差の１回の折り返し当たりの単位変位量で前記第
２位相差に相当する参照変位量を除することにより算出
される整数である。

【００１９】望ましくは、前記変位量演算部は、前記第
１位相差から演算される見かけの変位量と、前記折り返
し回数に前記単位変位量を乗じて得られる折り返し変位
量とに基づいて前記対象組織の変位量を演算する。

【００２０】ここで見かけ変位量は、位相差の折り返し
が生じている状態での第１位相差に基づいて演算される
見かけの変位量である。したがって、見かけ変位量と、
折り返しの生じた大きな変位量すなわち折り返し変位量
とから、対象組織の変位量を得ることができる。

【００２１】望ましくは、前記見かけ変位量は、前記位
相差の折り返しが生じない変位量観測範囲である変位計
測窓を、変位方向に前記折り返し変位量分だけシフトさ
せて演算される。

【００２２】ここで変位計測窓は、長さの次元では、第
１超音波の波長をλとして、±λ／２の幅を有するもの
とできる。また、±λ／２の幅に対応する時間幅または
位相幅であってもよい。

【００２３】望ましくは、前記見かけ変位量は、前記変
位計測窓のシフトにあわせ、上記変位計測窓内における
変位前の第１受信信号の変位量測定のための特徴点の位
置を、変位方向に前記折り返し変位量分だけシフトさ
せ、上記シフトさせた変位計測窓内における変位前後の
前記特徴点の位置の差から演算される。

【００２４】ここで特徴点の位置は、第１受信信号のゼ
ロクロス点の位置とすることができる。また、第１受信
信号の他の点、例えばピーク点の位置等を特徴点の位置
とすることもできる。位置は、距離についての位置の
他、時間、位相についての位置でもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に図面を用い、本発明に係る
実施の形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の原
理説明図である。（ａ）は、縦軸に振幅、横軸に時間を
取り、変位前の対象組織に対し第１周波数の超音波を送
信して得られた第１受信信号１０２ａを実線で、変位後
の対象組織に対し第１周波数の超音波を送信して得られ
た第１受信信号１０２ｂを破線で示してある。同様に、
（ｂ）は、第１周波数より低い第２周波数の超音波を変
位前の対象組織に対し送信して得られた第２受信信号１
０４ａを実線で、変位後の対象組織に対し第２周波数の
超音波を送信して得られた第２受信信号１０４ｂを破線
で示してある。（ａ）と（ｂ）の時間軸の原点は、同じ
位置として配列した。

【００２６】すでに図７で説明したように、対象組織の
変位量は、変位前の受信信号のゼロクロス点と変位後の
受信信号のゼロクロス点との相互間の変化から求められ
る。図１（ａ）の第１受信信号１０２ａ，１０２ｂの相
互間においては、変位前後でゼロクロス点が点Ｒから点
Ｕへ変化し、図１（ｂ）の第２受信信号１０４ａ，１０
４ｂの相互間においては、変位前後でゼロクロス点が点
Ｐから点Ｑへ変化している。ここで、第１受信信号１０
２ａ，１０２ｂ相互間におけるゼロクロス点の変化は±
πを超えているので、図８で説明した位相差の折り返し
問題が起こっている。したがって、真のゼロクロス点は
Ｕであるが、従来技術では、位相差の折り返しによって
現れる他のゼロクロス点Ｖを観測してしまい、ゼロクロ
ス点Ｖに基づいて位相差の算出を行ってしまう。

【００２７】第１周波数の超音波の変位量計測において
は、位相差の折り返しが起こらない範囲、つまり±λ／
２の範囲で高精度の計測ができる。したがって、±λ／
２の範囲が、変位量を有効に観測できる変位計測窓であ
る。

【００２８】これに対し、第２周波数は第１周波数より
周波数が低く、（ｂ）に示すように第２受信信号におけ
るゼロクロス点の変化について位相差の折り返しが起こ
っていない。そこで、変位前後の２つの第２受信信号の
ゼロクロス点の変化、すなわち点Ｐと点Ｑとの相互間の
位相差から変位量を演算することができる。この変位量
を参照変位量Ｄと呼ぶことにする。参照変位量は、全体
変位量を表しているが、周波数の低い第２周波数の超音
波を用いて算出するので、第１周波数の超音波を用いて
算出する値に比べて、精度が低下する。

【００２９】図１（ａ）において、上記のように点Ｒと
点Ｕとの間の位相差はπを超え、位相差の折り返しが起
こっているので、位相差の折り返しの回数を求める。位
相差の折り返しは、±πを単位として起こる。変位量の
次元で換算すると±λ／２を単位として起こる。したが
って、参照変位量Ｄをλ／２で除した整数をｍとする
と、ｍが位相差の折り返し回数になる。図示した例で
は、λは第１周波数の超音波の波長であるので、（ａ）
と（ｂ）を比較して、位相差の折り返し回数ｍは１であ
る。

【００３０】いま、位相差の折り返し回数をｍとしてｍ
＊（±λ／２）に相当する変位量を、折り返し回数に相
当する変位量という意味で折り返しで生じた変位量ある
いは単に折り返し変位量ということにする。

【００３１】全変位量から折り返しで生じた変位量を差
し引いた変位量の大きさをΔｄと表すとすると、Δｄは
±λ／２の範囲の大きさ、すなわち第１受信信号の変位
計測窓内の大きさであり、この部分は高精度の変位量計
測ができる。Δｄは高精度ではあるが、上記のように全
変位量を表さず、±λ／２の範囲の成分のみを表す、い
わば見かけの変位量である。

【００３２】見かけ変位量Δｄは、変位計測窓をｍ＊
（λ／２）だけ変位方向にシフトすることで計測でき
る。つまり、図１（ａ）において、変位前の変位計測窓
１０６は、点Ｔと点Ｓの範囲である。この点Ｔと点Ｓの
範囲の変位計測窓１０６内では、変位後の第１受信信号
のゼロクロス点は点Ｖとして観測される。すでに述べた
ように点Ｖは、変位量を示す真のゼロクロス点ではな
い。そこで、点Ｔと点Ｓの範囲の変位計測窓１０６をｍ
＊（λ／２）だけ変位方向にシフトする。

【００３３】図１において、変位方向は時間軸で進み方
向（右方向）であり、ｍ＝１であるから、変位計測窓１
０６をλ／２だけ時間軸に沿い進み方向にシフトする。
シフト後の変位計測窓１０８内で、変位後の第１受信信
号のゼロクロス点は点Ｕとして観測される。すなわち、
変位計測窓をｍ＊（λ／２）だけ変位方向にシフトする
ことで、シフト後の変位計測窓１０８内で、真のゼロク
ロス点Ｕを検出できる。

【００３４】検出された真のゼロクロス点Ｕを用いて、
見かけ変位量Δｄを算出するには、変位前の第１受信信
号のゼロクロス点Ｒの位置も変位計測窓のシフトととも
にシフトすればよい。図１（ａ）の場合、ゼロクロス点
Ｒの位置を、変位方向にλ／２だけシフトすると、点Ｓ
の位置になる。そこで、図７の説明に従い、点Ｓと点Ｕ
の間の位相差から見かけ変位量Δｄを求めることができ
る。

【００３５】したがって、対象組織の変位量は、折り返
しで生じた変位量ｍ＊（λ／２）に、それを超えた±λ
／２の範囲の見かけ変位量Δｄを加算して求めることが
できる。図１の場合ではｍ＝１であるから、対象組織の
変位量は、（λ／２）＋Δｄとして求められる。このよ
うに、変位量の大きい場合、周波数の高い第１受信信号
で位相差の折り返しが起こっても、周波数の低い第２受
信信号の参照変位量Ｄを用い、その折り返し回数ｍを算
出して補うことで、生体組織の変位量を精度よく測定で
きる。

【００３６】なお、点Ｖは変位量を示す真のゼロクロス
点ではないが、点Ｖと点Ｒの位相差は、（λ／２）−Δ
ｄの値に相当するので、点Ｔと点Ｓの範囲の変位計測窓
をシフトせずに、その範囲で検出されるゼロクロス点Ｖ
を用いて（λ／２）−Δｄを求め、この値から−Δｄを
演算することもできる。この場合、Δｄに付される符号
が正負逆になる。

【００３７】また、第１受信信号の変位前のゼロクロス
点Ｒを変位計測窓のシフトとともにシフトする他に、変
位計測窓の基準位置、例えば時間軸で最も遅れ側の点
（図１では変位計測窓１０６，１０８のそれぞれ左端）
を基準位置と定め、その基準位置からのゼロクロス点の
位置の変化からΔｄを求めることもできる。すなわち、
変位前の変位計測窓１０６の左端から変位前のゼロクロ
ス点Ｒの位置までの量と、変位後の変位計測窓１０８の
左端と変位後の真のゼロクロス点Ｕ点の位置までの量を
比較して、Δｄを求めることもできる。

【００３８】図２は、超音波診断装置２０のブロック図
である。図２において、探触子２２は、超音波の送波お
よびエコーの受波を行う超音波探触子で、例えば、被検
者の体表面上に当接して用いられる。探触子２２内には
図示されていないアレイ振動子が設けられる。アレイ振
動子は複数の振動素子からなり、アレイ振動子により超
音波ビームが形成される。この超音波ビームは電子走査
され、その電子走査方式としては、例えば電子リニア走
査や電子セクタ走査を用いることができる。

【００３９】送受信部２４は、送信回路２６と受信回路
２８とを備え、探触子２２と接続される。送受信部は、
後述する送受信制御回路３２の制御の下で、超音波の送
受信により、断層画像用の超音波ビームと、これとは別
に変位量計測用の２つの異なる周波数の超音波ビームを
形成し、受信信号を出力する回路である。より詳しく
は、送信回路２６は、アレイ振動子の各チャネルごとに
遅延された送信信号を供給する回路である。受信回路２
８は、探触子２２からのエコー信号を増幅し、各チャネ
ル間の受信信号の位相差を調整する整相加算等の処理を
行い、受信信号としてＢモード信号処理部３６と変位量
演算部３８に出力する回路である。

【００４０】送受信制御回路３２の制御の下で、探触子
２２から断層画像用の超音波ビームが生体内に走査され
る走査面１０の様子を図２中に示す。後述するように、
断層画像用の超音波のエコー信号は信号処理および表示
処理がなされ、走査面１０に断層画像として表示され
る。ユーザは、この断層画像を見ながら、対象組織１１
の変位量計測個所、例えば血管の前壁点Ａにつき、点Ａ
を通過する方位を設定できる。その設定に基づき送受信
制御回路３２の制御の下で、探触子２２からその方位に
第１周波数の超音波１２の送受信と、第１周波数より低
い第２周波数の超音波１４の送受信が交互に行われる。
例えば第１周波数を８ＭＨｚ、第２周波数を４ＭＨｚと
することができる。

【００４１】図３は、送受信制御回路３２により制御さ
れる第１周波数の超音波と第２周波数の超音波の送信タ
イミングチャートである。図３は横軸に時間をとり、上
段に同期クロックを、中段に第１周波数の超音波の送信
タイミングを、下段に第２周波数の超音波の送信タイミ
ングを示した。このように、第１周波数の超音波の送信
と第２周波数の超音波の送信は、一定の送信間隔で交互
に行われる。

【００４２】再び図２に戻り、Ｂモード信号処理部３６
は、断層画像用の超音波について受信回路２８から出力
される整相加算後の受信信号に基づき、エコー信号の包
絡振幅を抽出する検波、包絡振幅信号の対数圧縮等の処
理を行う回路である。信号処理の結果は、表示処理部４
２に出力される。

【００４３】変位量演算部３８は、変位量計測用の超音
波について受信回路２８から受取った２つの異なる周波
数の超音波の受信信号から、対象組織１１の変位量を演
算する機能を有する。具体的には、後述するユーザによ
り設定されたトラッキングゲートによって、対象組織１
１である血管前壁の点Ａの位置をトラッキングし、点Ａ
の変位量を演算する機能を有する。トラッキング機能
は、後述する制御部３０の制御の下において、設定され
たトラッキングゲート内で、位相を検出し、血管前壁の
点Ａの変位を逐次検出する機能である。変位量を演算す
る機能のさらに詳細については後に詳述する。変位量演
算の結果は表示処理部４２に出力される。

【００４４】トラッキングゲートの位相検出に基づく変
位計測窓の範囲は、超音波の波長をλとして±λ／２な
ので、この範囲を超えるときは、位相差の折り返しの問
題が起こる。したがって、制御部３０の制御の下で、図
１で説明したと同様に、生じた位相差の折り返し回数を
ｍとして、ｍ＊（λ／２）だけ変位方向に変位計測窓を
シフトさせることで、±λ／２の範囲を超える変位量の
場合でも誤動作することなくトラッキング機能を行うこ
とができる。

【００４５】表示処理部４２は、Ｂモード信号処理部３
６の出力からＢモード断層画像を形成し、変位量演算部
３８の演算結果を示す数値やグラフの表示に必要な処理
を行う回路である。変位量に関するグラフとしては、例
えば変位量の時間変化を示すグラフ等である。また、こ
れらの画像を合成する機能も有している回路である。表
示処理部４２は、いわゆるディジタルスキャンコンバー
タ（ＤＳＣ）や各種の画像処理回路によって構成するこ
とができる。形成されたＢモード断層画像と変位量に関
する画像は、表示器４４に出力される。

【００４６】表示器４４は、表示処理部４２により形成
されたＢモード断層画像や変位量の演算結果を示す数値
やグラフを表示する。また、例えば血管前壁の変位量の
他に、血管後壁の変位量を計測し、その結果をあわせて
表示することもできる。さらに、血管前壁の変位量と血
管後壁の変位量から血管の直径を演算し、その結果を表
示することもできる。

【００４７】入力部４６は、後述の制御部３０と接続さ
れ、ユーザにより、超音波診断装置２０の動作モードの
選択や必要なデータの入力が行われるスイッチ、キーボ
ード、トラックボール等である。例えば、ユーザは、入
力部４６を用いて、動作モードとして変位計測を選択で
きる。また、ユーザは、表示器４４の画面を見ながらト
ラックボール等を操作して断層画像上で変位量計測を行
う点Ａを通過する所定の方位を設定でき、点Ａの位置に
変位量計測のためのトラッキングゲートを設定できる。

【００４８】制御部３０は、超音波診断装置２０の各構
成と接続され、それぞれの制御を行うコントローラであ
る。制御部３０は、上記の送受信部２４を制御する送受
信制御回路３２を備える。

【００４９】制御部３０は、変位量計測のための超音波
ビームの方位を設定する制御を行う機能を有する。すな
わち、入力部４６から入力された所定の方位に、第１周
波数の超音波と第１周波数より低い第２周波数の超音波
の方位を設定する制御を行う機能を有する。また、制御
部３０は、変位量計測のためのトラッキングを制御する
機能を有する。すなわち、入力部４６からなされたトラ
ッキングゲートの設定に基づき、血管前壁の点Ａの変位
を逐次検出するトラッキングを制御する機能を有する。

【００５０】図４は、変位量演算部３８の詳細ブロック
図である。変位量演算部３８は、受信回路２８が繰り返
し出力する複数の第１受信信号５０を記憶する第１受信
信号メモリ５４、複数の第２受信信号５２を記憶する第
２受信信号メモリ５６、および変位量演算回路５８を備
え、変位前後の２つの第１受信信号と変位前後の２つの
第２受信信号の計４個の受信信号に基づき、対象組織の
変位量６０を演算し出力する機能を有する。

【００５１】第１受信信号メモリ５４は、受信回路２８
から受取った複数の第１受信信号５０を記憶する半導体
メモリ等の記憶装置である。同様に第２受信信号メモリ
５６は、受信回路２８から受取った複数の第２受信信号
５２を記憶する記憶装置である。各受信信号の受信順序
の対応付けは、例えばメモリのアドレス等に対応付けて
管理される。

【００５２】変位量演算回路５８の中の参照変位量演算
器６２は、第２受信信号メモリ５６から変位前後の２つ
の第２受信信号を読み出し、図７で説明した方法に従
い、その信号相互間の位相差である第２位相差を求め、
その第２位相差に基づき参照変位量Ｄを演算する機能を
有する。

【００５３】変位量判定器６４は、演算された参照変位
量Ｄに基づき、図１で説明した方法に従い、位相差の折
り返しの有無とその回数を判定する機能を有する。すな
わち、参照変位量Ｄを第１周波数の超音波の波長をλと
してλ／２で除したときに得られる整数部分ｍが、位相
差の折り返しの回数である。判定式の形で示すと、次式
を満たす整数ｍが位相差の折り返し回数である。ｍ＝０
のときは位相差の折り返しが生じていない。

【数１】 ｍ＊（λ／２）≦Ｄ≦（ｍ＋１）＊（λ／２） ・・・・（１）

【００５４】見かけ変位量演算器６６は、図１で説明し
た方法に従い、判定された位相差の折り返し回数ｍに従
って、第１受信信号の変位計測窓をシフトし、見かけ変
位量Δｄを演算する機能を有する。図１で説明した方法
を再言すれば、まず変位前後の２つの第１受信信号を第
１受信信号メモリ５４から読出した後、第１受信信号の
変位計測窓を、折り返し変位量ｍ＊（λ／２）だけ変位
方向にシフトし、その状態で変位後の第１受信信号のゼ
ロクロス点Ｕの位置を求める。そして、変位前の第１受
信信号のゼロクロス点Ｒの位置を、折り返し変位量ｍ＊
（λ／２）だけ変位方向にシフトした点Ｓと点Ｕとの相
互間の位相差から見かけ変位量Δｄが算出される。

【００５５】対象組織変位量演算器６８は、位相差の折
り返し回数ｍに従って、対象組織の変位量を演算する機
能を有する。すなわち、ｍが０以外の整数のときは、見
かけ変位量Δｄと、折り返し変位量ｍ＊（λ／２）とを
加算し、ｍ＊（λ／２）＋Δｄを演算し、その値を対象
組織の変位量６０として表示処理部４２に出力する機能
を有する。また、ｍが０のときは、変位前後の２つの第
１受信信号を第１受信信号メモリ５４から読出し、図７
で説明した方法に従い、変位前後の第１受信信号の位相
差から求めた変位量をそのまま対象組織の変位量として
表示処理部４２に出力する機能を有する。

【００５６】図５は、対象組織の変位量演算の手順をフ
ローチャートで示したものである。

【００５７】まず受信した第１受信信号を第１受信信号
メモリに順次記憶する（Ｓ１０）。同様に受信した第２
受信信号を第２受信信号メモリに順次記憶する（Ｓ１
２）。

【００５８】次に第２受信信号メモリから変位前後の２
つの第２受信信号を読出し、参照変位量演算器におい
て、その相互間の位相差から参照変位量Ｄを演算する
（Ｓ１４）。

【００５９】そして、変位量判定器で、参照変位量Ｄを
用いて、第１周波数の位相差の折り返しの有無と、その
回数ｍを判定する（Ｓ１６）。折り返しの回数ｍは、式
（１）が成立するｍを算出することで求めることができ
る。

【００６０】次に、見かけ変位量演算器は、第１受信信
号メモリから、変位前後の２つの第１受信信号を読出す
（Ｓ１８）。そして、ｍが０以外の整数のときは、図１
で説明した方法に従い、変位前の第１受信信号の変位計
測窓をｍ＊（λ／２）だけ変位方向にシフトさせた上
で、変位前後の第１受信信号の相互間の位相差を求め、
その位相差における見かけ変位量Δｄを演算する（Ｓ２
０）。

【００６１】そして、ｍ＊（λ／２）＋Δｄを演算する
（Ｓ２２）。この値を、対象組織の変位量とすることが
できる。

【００６２】上記の加算、乗算等の四則演算処理は、演
算処理装置を用いて行うことができる。また、演算処理
装置に代わり、数式化したメモリを用い、必要なパラメ
ータ、例えば折り返し回数ｍ、λ、参照変位量Ｄ等をメ
モリに入力して数式を処理し、同じ結果を得ることもで
きる。

【００６３】

【発明の効果】本発明に係る超音波診断装置によれば、
対象組織の診断深さを変えることなく、変位量の大きい
対象組織の変位を精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理説明図である。

【図２】 本発明に係る実施の形態の超音波診断装置の
ブロック図である。

【図３】 第１周波数の超音波と第２周波数の超音波の
送信タイミングチャートである。

【図４】 変位量演算部の詳細ブロック図である。

【図５】 対象組織の変位量演算のフローチャートであ
る。

【図６】 位相差から変位量を求める原理の説明図であ
る。

【図７】 ２つの受信信号相互間の位相差の関係を示す
図である。

【図８】 位相差に関する折り返しの問題を説明する図
である。

【符号の説明】

１０ 走査面、１１ 対象組織、１２ 第１周波数の超
音波、１４ 第２周波数の超音波、２０ 超音波診断装
置、２２ 探触子、２４ 送受信部、２６ 送信回路、
２８ 受信回路、３０ 制御部、３２ 送受信制御回
路、３６ Ｂモード信号処理部、３８ 変位量演算部、
５４ 第１受信信号メモリ、５６ 第２受信信号メモ
リ、５８ 変位量演算回路、６２ 参照変位量演算器、
６４ 変位量判定器、６６ 見かけ変位量演算器、６８
対象組織変位量演算器、１０６，１０８ 変位計測
窓。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4C301 AA02 CC02 DD06 EE11 GB03 HH46 HH49 JB08 JB24 JB26 JB27 JB29 JB32 JC16 LL05 4C601 EE09 GB01 GB03 GB04 HH26 HH35 JB16 JB17 JB34 JB35 JB37 JB39 JB40 JB45 JB47 JC15 JC20 KK12 LL01 LL05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象組織に対し、送受信シーケンスに従
   って、第１周波数の超音波を繰り返し送受信して複数の
   第１受信信号を出力し、前記第１周波数より低い第２周
   波数の超音波を繰り返し送受信して複数の第２受信信号
   を出力する送受信手段と、 前記複数の第１受信信号についての相互間の第１位相差
   と、前記複数の第２受信信号についての相互間の第２位
   相差とに基づいて、対象組織の変位量を演算する変位量
   演算手段と、 を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の超音波診断装置におい
   て、 前記変位量演算手段は、 前記複数の第１受信信号の相互間の波形比較により前記
   第１位相差を演算する第１位相差演算部と、 前記複数の第２受信信号の相互間の波形比較により前記
   第２位相差を演算する第２位相差演算部と、 前記第２位相差に基づいて、前記第１位相差に関する折
   り返しの有無および回数を判定する判定部と、 前記判定部の判定結果に従い、前記第１位相差に基づい
   て前記対象組織の変位量を演算する変位量演算部と、 を備え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に記載の超音波診断装置におい
   て、 前記送受信シーケンスは、 前記第１周波数の超音波と前記第２周波数の超音波とを
   交互に送信する送受信シーケンス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２に記載の超音波診断装置におい
   て、 前記折り返し回数は、 前記第１位相差の１回の折り返し当たりの単位変位量で
   前記第２位相差に相当する参照変位量を除することによ
   り算出される整数であることを特徴とする超音波診断装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の超音波診断装置におい
   て、 前記変位量演算部は、 前記第１位相差から演算される見かけ変位量と、前記折
   り返し回数に前記単位変位量を乗じて得られる折り返し
   変位量とに基づいて前記対象組織の変位量を演算するこ
   とを特徴とする超音波診断装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の超音波診断装置におい
   て、 前記見かけ変位量は、 前記位相差の折り返しが生じない変位量観測範囲である
   変位計測窓を、変位方向に前記折り返し変位量分だけシ
   フトさせて演算されることを特徴とする超音波診断装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の超音波診断装置におい
   て、 前記見かけ変位量は、 前記変位計測窓のシフトにあわせ、上記変位計測窓内に
   おける変位前の第１受信信号の変位量測定のための特徴
   点の位置を、変位方向に前記折り返し変位量分だけシフ
   トさせ、上記シフトさせた変位計測窓内における変位前
   後の前記特徴点の位置の差から演算されることを特徴と
   する超音波診断装置。