JP2005058332A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドップラ計測を含む複合モード計測において、Ｂモード像等の他のモード計測に係る画像のフレームレートを低減することなくドップラ計測のＳＮ比を向上させる。
【解決手段】 被検体のＢモード断層像上で設定されたサンプルゲートに対してドップラ計測を行うＤモード計測と、該Ｄモード計測以外の他のモード計測とを交互に実行する複合モード計測を制御するにあたり、前記被検体に前記Ｄモード計測用の超音波を送信して前記サンプルゲートにおける反射エコー信号を受信して前記Ｄモード計測を実行させ、該Ｄモード計測のサンプリング終了後、直ちに前記他のモード計測用の超音波を送信して前記他のモード計測を実行させることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、超音波診断装置に係り、特に、ドップラ計測とＢモード計測及び／又はカラーフローマッピングモード計測をリアルタイムで同一時に行う複合モード計測に好適な超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波探触子を介して被検体である生体に超音波ビームを送信し、生体の組織等からの反射エコー信号を計測し、その反射エコー信号に基づいて診断に必要な情報を画像等により表示するものであり、例えば、被検体組織の断層像（Ｂモード像）を表示したり、血管に関する情報を計測して画像化することが知られている。

血流情報は、血球の移動により反射エコー信号の超音波周波数がドップラシフトすることを利用して計測するものである。例えば、Ｂモード像に設定されるサンプルゲートにおける反射エコー信号の周波数の偏移量(シフト量)を、ファーストフーリエ変換（ＦＦＴ）処理等により、求めた血流速度等を数値あるいはグラフ化したドップラ像を表示するドップラモード（Ｄモード）が知られている。また、血流像を得る方法として、ある関心領域において同一のビームラインに送波ビームを複数回照射し、これに対応する複数回の受波ビーム信号について、各サンプリング点の自己相関をとって、血流の平均流速、分散量、強度等を求めてカラー画像化するカラーフローマッピング（ＣＦＭ）モードが知られている。そして、Ｂモード像とドップラ像を並べて同一画面に表示したり、Ｂモード像にＣＦＭ像を重ねて画面に表示し、生体組織や血流の時間的な変化をリアルタイムで対比観察できるようにしている。

このようなリアルタイムの対比観察を実現するため、例えば、１回あるいは複数回のＢモード計測に対してドップラ計測を１回行うなど、Ｂモード計測とドップラ計測を交互繰り返して行うようにしている（特許文献１）。これによれば、Ｂモード計測用とドップラ計測用の超音波を、同一の送信パルス繰り返し周期（ＰＲＦ）で交互に被検体に送信し、次の超音波を送信するまでの間に、被検体からの反射エコー信号を受信して必要な計測データを収集するようにしている。

特開平０７−１００１３５号公報

しかしながら、特許文献１などに記載された従来の技術によれば、Ｂモード計測とドップラ計測を交互に同一の送信パルス繰り返し周期（ＰＲＦ）で行っていることから、次のような問題がある。

すなわち、Ｂモード像のフレームレートを高くして画質等を向上させるには、ＰＲＦをできるだけ短く設定することが好ましい。しかし、ＰＲＦを短く設定すると、Ｂモード計測における反射エコー信号の残響が十分に減衰しないうちに、ドップラ計測が行われることがあり、その残響がノイズとなってドップラ計測のＳＮ比が劣化するおそれがある。逆に、ＰＲＦを長く設定すると、Ｂモード像のフレームレートが低下して、画像の時間分解能が低下するおそれがある。

このような問題は、Ｂモード計測とドップラ計測との複合モード計測に限らず、Ｂモード計測とドップラ計測とＣＦＭ計測のトリプレックス計測についても同様である。

本発明が解決しようとする課題は、ドップラ計測を含む複合モード計測において、Ｂモード像等の他のモード計測に係る画像のフレームレートを低減することなくドップラ計測のＳＮ比を向上させることにある。

また、他の課題は、ドップラ計測を含む複合計測において、ドップラ計測のＳＮ比を向上させるとともに、他のモード計測に係る画像のフレームレートを改善することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、被検体のＢモード断層像上で設定されたサンプルゲートに対してドップラ計測を行うＤモード計測と、該Ｄモード計測以外の他のモード計測とを交互に実行する複合モード計測を制御する制御手段を有してなる超音波診断装置において、前記制御手段は、前記被検体に前記Ｄモード計測用の超音波を送信して前記サンプルゲートにおける反射エコー信号を受信して前記Ｄモード計測を実行させ、該Ｄモード計測のサンプリング終了後、直ちに前記他のモード計測用の超音波を送信して前記他のモード計測を実行させる送受信タイミング制御部を有することを特徴とする。

すなわち、サンプルゲートに対してドップラ計測を行うＤモード計測は、サンプリングゲートの位置の反射エコー信号をサンプリングすれば必要な計測データが得られる。したがって、Ｄモード計測のサンプリング終了後であれば、直ちに例えばＢモード計測用の超音波を送信することができる。言い換えれば、Ｄモード計測に係る超音波送信からサンプリング終了までの計測時間（Ｔｄ）をΔＴｄ短縮できるから、その分だけ、Ｂモード計測等の他のモード計測に係る計測時間（Ｔｂ）を長く設定することが可能となる。

例えば、Ｄモード計測の直前に実行されるＢモード計測に係る時間（Ｔｂ）をα（≦ΔＴｄ）だけ長く設定すれば、Ｂモード計測の反射エコー信号の残響がその分だけ減衰するから、次に実行されるドップラ計測のＳＮ比を向上できる。特に、Ｂモード計測とＤモード計測を交互に実行する繰返し周期を２×Ｔｐとし、α＝ΔＴｄに設定すると、Ｂモード計測に係る時間（Ｔｂ）がＴｐ＋ΔＴｄとなり、反射エコー信号の残響を十分に減衰できる。一方、α＜ΔＴｄに設定すれば、Ｂモード計測のフレームレートを改善できる。

また、本発明は、Ｂモード計測とＤモード計測を繰り返す複合モード計測に限らず、３つの計測モードを複合してなるトリプレックスモードにも適用することができる。トリプレックスモードとしては、例えば、Ｂモード断層像上に設定された関心領域における血流像を計測するカラーフローマッピング（ＣＦＭ）計測とＤモード計測が交互に行われる場合にも適用できる。

本発明によれば、ドップラ計測を含む複合モード計測において、Ｂモード像等の他のモード計測に係る画像のフレームレートを低減することなくドップラ計測のＳＮ比を向上させることができる。

また、本発明の他の発明によれば、ドップラ計測を含む複合計測において、ドップラ計測のＳＮ比を向上させるとともに、他のモード計測に係る画像のフレームレートを改善することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の全体構成図を示す。図において、探触子１は複数の振動子を配列して構成され、超音波送受信部２から各振動子を駆動するパルス状の超音波信号が入力され、これにより探触子１から被検体の所望部位に超音波が放射されるようになっている。被検体内に放射された超音波は生体内を伝搬しながら組織の音響特性の違いに応じて反射され、その反射エコーが探触子１に受波され、各振動子により電気信号に変換されて超音波送受信部２に入力される。超音波送受信部２に入力された反射エコー信号は、増幅、検波、Ａ／Ｄ変換などの処理を受け、Ｂモード像演算部３、ドップラ演算部４、ＣＦＭ演算部５に入力されるようになっている。これらのＢモード計測、ドップラモード計測及びＣＦＭモード計測は、図示していない制御手段により切り替えて実行されるようになっている。また、それらの各モード計測の超音波送信及び反射エコ−受信は、上記制御手段に含まれる送受信タイミング信号発生部８によりタイミングが制御されるようになっている。

Ｂモード像演算部３は、複数の振動子により受信された各反射エコー信号を整相加算処理して、被検体の深度方向に設定された複数のサンプリング点における反射エコー信号を求め、これに基づいてＢモード断層像の表示深度に対応した画像データを演算してメモリに書き込むようになっている。

ドップラ演算部４は、Ｂモード断層像上に設定された関心領域を示すサンプリングゲートに挟まれた生体部位の反射エコー信号をサンプリングし、反射エコー信号の周波数の偏移量をファーストフーリエ変換（ＦＦＴ）処理等による周知のドップラ計測により血流速度等の血流に係る情報を求めるとともに、血流速度等を数値あるいはグラフ化したドップラ像の画像データを構成してメモリに書き込むようになっている。

ＣＦＭ演算部５は、Ｂモード断層像上に設定された関心領域（ＲＯＩ）のサンプリング点からの反射エコー信号を取り込み、異なる時間に送信された超音波に対する同一サンプリング点における反射エコー信号の自己相関をとって、血流の平均流速、分散量、強度等を求めてカラー画像化し、その画像データをメモリに書き込むようになっている。

Ｂモード像演算部３、ドップラ演算部４及びＣＦＭ演算部５にて作成されてフレームメモリに格納された画像データは、スキャンコンバータ６において表示画像に変換され、表示モニタ７に表示されるようになっている。この表示画像は、Ｂモード断層像に並べて血流速度等を数値あるいはグラフ化したドップラ像を表示したり、さらにＢモード断層像に設定された関心領域に血流の平均流速、分散量、強度等をカラー画像化したＣＦＭ像が重ねて表示するようになっている。

次に、本発明の複合モード計測に係る特徴部を説明する。複合モード計測は、例えば、表示モニタ７に表示されるＢモード断層像により関心部位における生体組織の動きを観察すると同時に、ドップラモード計測によって計測された血流速度などのドップラ像を見て、総合的な診断を行うのに好適な計測である。このような対比観察は、図２に表示画像例のように、リアルタイムでＢモード断層像１１とドップラ像１２を表示モニタ７に表示する必要がある。この表示を実現するため、例えば、図３（ａ）に示すように、ドップラ計測とＢモード計測とを一定周期Ｔｐごとに交互に実行して、生体組織の観察部位の動きを同一時に計測するのが一般である。図３（ａ）は、図２の超音波ビームライン１３に沿う深度方向に設定された複数のサンプリング点の反射エコー信号をサンプリングしてＢモード像の画像データを取得するＢモード計測と、超音波ビームライン１３に設定されたサンプリングゲート１４の部位の血流データを取得するドップラモード計測とを同一時に実行するタイムチャートの一例である。図示のように、ドップラ計測は、送信区間２１においてドップラ計測用の超音波を探触子１に送信し、サンプリングゲート１４の部位からの反射エコー信号（ドップラ信号）をサンプリング区間２２においてサンプリングする。また、Ｂモード計測は、次の送信区間２１においてＢモード計測用の超音波を探触子１に送信し、超音波ビームライン１３上に設定された深度方向の複数（例えば、１２８個）のサンプリング点から反射エコー信号をサンプリングする。そして、超音波ビームライン１３を方位方向に走査（スキャン）しながら、ドップラ計測とＢモード計測とを一定周期Ｔｐごとに交互に実行して、Ｂモード断層像を取得する。この場合において、ドップラ計測は設定された同一位置のサンプリングゲート１４について実行する。

ここで、図３（ａ）の複合モード計測を行う場合、Ｂモード計測を行う場合に比べて、１枚の断層像を取得する時間が２倍になり、いわゆるフレームレートが低くなって画質が低下する。そのためには、送信パルスの繰返し周期（ＰＲＦ）に相当する一定周期Ｔｐをできるだけ短く設定することが好ましい。しかし、Ｔｐを短く設定するとＢモード計測における反射エコー信号の残響が十分に減衰しないうちにドップラ計測を行なうことになる場合があり、その残響がノイズとなってドップラ計測のＳＮ比が劣化する。

そこで、本実施形態では、複合モード計測におけるドップラ計測のＳＮ比を改善するため、送受信タイミング信号発生部８の機能により、図３（ｂ）に示すタイムチャートのように、Ｂモード計測用の超音波送信を、ドップラ計測のサンプリング区間２２に近づけたことを特徴とする。すなわち、Ｄモード計測は、サンプリングゲート１４の位置の反射エコー信号をサンプリングすれば必要な計測データが得られる。したがって、Ｄモード計測のサンプリング終了後であれば、直ちにＢモード計測用の超音波を送信することができる。言い換えれば、Ｄモード計測に係る超音波送信からサンプリング終了までの計測時間Ｔｄを、Ｔｐに比べてΔＴｄ短縮できるから、その分だけ、Ｂモード計測の計測時間Ｔｂを長く設定することが可能となる。例えば、Ｂモード計測の時間Ｔｂをα（≦ΔＴｄ）だけ長く設定すれば、Ｂモード計測の反射エコー信号の残響がその分だけ減衰するから、次に実行されるドップラ計測のＳＮ比を向上できる。特に、図３（ｂ）に示すように、α＝ΔＴｄに設定すると、Ｂモード計測時間ＴｂがＴｐ＋ΔＴｄとなり、反射エコー信号の残響を十分に減衰できる。一方、α＜ΔＴｄに設定すれば、（Ｔｄ＋Ｔｂ）＜２Ｔｐになるから、図４に示すように、Ｂモード計測のフレームレートを改善できる。

本発明は、上記実施形態のようにＢモード計測とＤモード計測を繰り返す複合モード計測に限らず、３つの計測モードを複合してなるトリプレックスモード、例えば図５に示すＢモード計測とＤモード計測とＣＦＭモード計測にも適用することができる。図５のＣモードは、ＣＦＭモード計測を表し、図２のＢモード断層像に設定された関心領域１５に対してＣＦＭモード計測を実行し、関心領域１５内の血流の平均流速、分散量、強度等を求めてカラー画像化してＢモード断層像に重ねて表示する場合の例である。

本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の全体構成図である。 複合モード計測の表示画像の一例を示す説明図である。 複合モード計測に係る各モード計測のタイムチャートを示し、（ａ）は比較のために示した一般的なタイムチャート、（ｂ）は本発明の一実施形態のタイムチャートである。 図３（ｂ）実施形態のＢモード計測のフレームレートを改善した一実施形態のタイムチャートである。 本発明の複合モード計測に係る他の実施形態の模式的なタイムチャートである。

符号の説明

１ 探触子
２ 超音波送受信部
３ Ｂモード像演算部
４ ドップラ演算部
５ ＣＦＭ演算部
６ スキャンコンバータ
７ 表示モニタ
８ 送受信タイミング信号発生部

Claims (3)

1. 被検体のＢモード断層像上で設定されたサンプルゲートに対してドップラ計測を行うＤモード計測と、該Ｄモード計測以外の他のモード計測とを交互に実行する複合モード計測を制御する制御手段を有してなる超音波診断装置において、
   前記制御手段は、前記被検体に前記Ｄモード計測用の超音波を送信して前記サンプルゲートにおける反射エコー信号を受信して前記Ｄモード計測を実行させ、該Ｄモード計測のサンプリング終了後、直ちに前記他のモード計測用の超音波を送信して前記他のモード計測を実行させる送受信タイミング制御部を有することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記Ｄモード計測用の超音波送信から前記他のモード計測用の超音波送信までのＤモード計測時間よりも、前記他のモード計測用の超音波送信から前記Ｄモード計測用の超音波送信までの他のモード計測時間が長く設定されてなることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記他のモード計測が、前記被検体のＢモード断層像を撮像するＢモード計測と前記Ｂモード断層像上に設定された関心領域における血流像を計測するカラーフローマッピング計測のいずれか一方であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波診断装置。

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