JP2005081081A - Doppler ultrasonograph and diagnostic parameter measurement method - Google Patents

Doppler ultrasonograph and diagnostic parameter measurement method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To show a measurement region on a trace waveform when a diagnostic parameter, such as PI (pulsatility index) or RI (resistance index), is automatically measured on the trace waveform generated from a doppler spectrum. <P>SOLUTION: A spectrum data generating section 7 generates doppler spectrum data using ultrasonic receipt signals obtained from a specific part of a subject to be examined, and a trace waveform generating section 9 generates the trace waveform showing, for example, temporal change in the maximum frequency component of the doppler spectrum data. Further, a parameter measurement section 11 measures the diagnostic parameter, such as PI or RI, in the specific region of the trace waveform set by a PS/ED (peak of systolic/end of diastolic) detecting section 10. On the other hand, a display section 15 highlights or scrolls back the region on the trace form, where the latest values on the trace waveform are measured, when the trace waveform is displayed still to check the diagnostic parameter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波のドプラ効果を利用して、生体内の血流の流速情報や組織の移動情報などの計測を行なう超音波ドプラ診断装置及び診断パラメータ計測方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus and a diagnostic parameter measurement method for measuring blood flow velocity information and tissue movement information in a living body by utilizing an ultrasonic Doppler effect.

超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された圧電振動子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記圧電振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの2次元画像が容易に観察できるため、生体の各種臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。生体内の組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の2つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、これらの技術を用いて得られるBモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波画像診断において不可欠のものとなっている。   The ultrasonic diagnostic apparatus radiates an ultrasonic pulse generated from a piezoelectric vibrator built in an ultrasonic probe into a subject, and generates an ultrasonic reflected wave generated by a difference in acoustic impedance of the subject tissue by the piezoelectric vibrator. It is received and displayed on the monitor. This diagnostic method is widely used for functional diagnosis and morphological diagnosis of various organs of a living body because a real-time two-dimensional image can be easily observed with a simple operation by simply bringing an ultrasonic probe into contact with the body surface. Ultrasound diagnostic methods for obtaining biological information from reflected waves from tissues or blood cells in a living body have made rapid progress with the development of two major technologies, the ultrasonic pulse reflection method and the ultrasonic Doppler method. The obtained B-mode image and color Doppler image are indispensable in today's ultrasonic image diagnosis.

一方、被検体の任意の位置における血流速度を定量的且つ正確に得る方法としてドプラスペクトラム法がある。このドプラスペクトラム法では、被検体の同一部位に対して一定間隔で複数回の超音波送受波を行ない、血球などの移動反射体において反射した超音波反射波に対し、超音波送受波に使用した圧電振動子の共振周波数と略等しい周波数の基準信号を用いて直交位相検波しドプラ信号を検出する。そして、このドプラ信号の中から所望部位におけるドプラ信号をレンジゲートによって抽出し、更に、抽出したドプラ信号をFFT分析することによってドプラスペクトラムデータを生成する。   On the other hand, there is a Doppler spectrum method as a method for quantitatively and accurately obtaining a blood flow velocity at an arbitrary position of a subject. In this Doppler spectrum method, ultrasonic transmission / reception is performed a plurality of times on the same part of the subject at regular intervals, and the ultrasonic reflected wave reflected by a moving reflector such as a blood cell is used for ultrasonic transmission / reception. Quadrature detection is performed using a reference signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator to detect a Doppler signal. Then, a Doppler signal at a desired part is extracted from the Doppler signal by a range gate, and Doppler spectrum data is generated by performing FFT analysis on the extracted Doppler signal.

このような手順により、被検体の所望部位から得られたドプラ信号に対してドプラスペクトラムデータを連続的に生成し、生成した複数のドプラスペクトラムデータを順次配列することによって、所謂ドプラスペクトラム画像データを生成する。尚、一般には、レンジゲートを被検体における所望の観測部位に正確に設定するために、レンジゲートの設定はBモード画像観測下において行なわれ、レンジゲートの位置はBモード画像上に表示される。   According to such a procedure, Doppler spectrum data is continuously generated for Doppler signals obtained from a desired part of the subject, and a plurality of generated Doppler spectrum data are sequentially arranged, so-called Doppler spectrum image data is obtained. Generate. In general, in order to accurately set the range gate at a desired observation site in the subject, the range gate is set under B-mode image observation, and the position of the range gate is displayed on the B-mode image. .

この超音波ドプラ診断装置によって得られるドプラスペクトラムデータは、一般に、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)として生成され、このドプラスペクトラムデータに基づいて、各種の診断パラメータの計測を行なっている。   The Doppler spectrum data obtained by this ultrasonic Doppler diagnostic device is generally generated with frequency (f) on the vertical axis, time (t) on the horizontal axis, and the power (intensity) of each frequency component as luminance (gradation). Based on the Doppler spectrum data, various diagnostic parameters are measured.

即ち、この計測法においては、まず、時間的に連続して得られるドプラスペクトラムデータの各々に対して、その周波数軸方向に分布するドプラ周波数成分の最大周波数fpに対応する最大流速Vp、あるいは平均周波数fcに対応する平均流速Vcの位置を設定し、これら最大流速Vp及び平均流速Vcの位置の時間変化を示すトレース波形を生成する。次いで、このトレース波形において、心拍区間の1区間毎に心臓収縮期において生ずる波形ピークPS(Peak of Systolic)及び心臓拡張期において生ずる波形ピークED(End of Diastolic)の検出を行なう。そして、これらのPSあるいはEDの位置情報に基づいて、血管内血流のHR(Heart Rate:心拍数)を計測し、更には、PSあるいはEDによって設定された心拍区間におけるトレース波形から末梢血管の診断パラメータであるPI(Pulsatility Index)やRI(Resistance Index)等の計測を行なう。   That is, in this measurement method, first, for each Doppler spectrum data obtained continuously in time, the maximum flow velocity Vp corresponding to the maximum frequency fp of the Doppler frequency component distributed in the frequency axis direction, or the average The position of the average flow velocity Vc corresponding to the frequency fc is set, and a trace waveform indicating the time change of the position of the maximum flow velocity Vp and the average flow velocity Vc is generated. Next, in this trace waveform, a waveform peak PS (Peak of Systolic) occurring in the systole and a waveform peak ED (End of Diastolic) occurring in the diastole are detected for each of the heartbeat intervals. Based on the position information of the PS or ED, the HR (Heart Rate) of the blood flow in the blood vessel is measured. Further, from the trace waveform in the heart beat section set by the PS or ED, the peripheral blood vessel is measured. Measures diagnostic parameters such as PI (Pulsatility Index) and RI (Resistance Index).

尚、上述のVpやVcのトレース波形の生成、PS/EDの検出、PIやRI等の診断パラメータの計測は、従来、フリーズされたドプラスペクトラム画像を対象としたマニュアル操作が基本であったが、近年では、リアルタイム表示されたドプラスペクトラム画像を対象としたVpやVcの自動トレースやHR,PIあるいはRIの自動計測が可能となってきている(例えば、特許文献1参照。)。
米国特許第5628321号明細書(第7−9頁、第5−8図)
The above-described generation of trace waveforms of Vp and Vc, detection of PS / ED, and measurement of diagnostic parameters such as PI and RI have been based on manual operation for a frozen Doppler spectrum image. In recent years, automatic tracing of Vp and Vc and automatic measurement of HR, PI, or RI for a Doppler spectrum image displayed in real time has become possible (see, for example, Patent Document 1).
US Pat. No. 5,628,321 (pages 7-9, FIGS. 5-8)

しかしながら、特許文献1に記載の方法においては、自動生成されたVpあるいはVcのトレース波形において検出されたPS及びEDの位置情報に基づいて、自動計測された診断パラメータの計測値をモニタに表示する際、操作者は、前記診断パラメータが計測された心拍区間と、同じモニタ上に表示された複数心拍分のトレース波形における当該心拍区間との対応付けを容易に行なうことができなかった。   However, in the method described in Patent Document 1, based on the position information of PS and ED detected in the automatically generated trace waveform of Vp or Vc, the measured value of the diagnostic parameter automatically measured is displayed on the monitor. At this time, the operator could not easily associate the heart beat section in which the diagnostic parameter was measured with the heart beat section in the trace waveforms for a plurality of heart beats displayed on the same monitor.

即ち、自動計測によって得られた各種診断パラメータの値が、正確に生成されたトレース波形あるいは正確に設定されたPSやEDに基づいているか否かを把握することが出来なかったため、得られた診断パラメータの計測値における信頼性に問題があった。   That is, since it was not possible to grasp whether or not the values of various diagnostic parameters obtained by automatic measurement are based on an accurately generated trace waveform or an accurately set PS or ED, the obtained diagnosis There was a problem with the reliability of the measured values of the parameters.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドプラスペクトラム画像データにおけるVpあるいはVcのトレース波形からPIやRI等の診断パラメータを自動計測する際、計測区間あるいは計測タイミングを前記トレース波形において明示することが可能な超音波ドプラ診断装置及び診断パラメータ計測方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and its purpose is to perform measurement when automatically measuring diagnostic parameters such as PI and RI from Vp or Vc trace waveforms in Doppler spectrum image data. An object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus and a diagnostic parameter measurement method capable of clearly indicating a section or measurement timing in the trace waveform.

上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明の超音波ドプラ診断装置は、被検体に対し超音波送受波を行なって得られた受信信号に対して、所望のレンジゲート位置を設定してドプラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、前記ドプラ信号に対して、時系列的に複数のスペクトラムデータを生成するスペクトラムデータ生成手段と、前記複数のスペクトラムデータの各々において所望の特徴量を検出し、この特徴量の時間的変化をトレース波形データとして生成するトレース波形データ生成手段と、前記トレース波形データを表示するトレース波形表示手段と、前記トレース波形データに対して複数の心拍区間を設定する区間設定手段と、前記複数の心拍区間の中の所定心拍区間において診断パラメータを計測する診断パラメータ計測手段と、計測された前記診断パラメータの値を表示する診断パラメータ表示手段を備え、前記トレース波形表示手段は、前記診断パラメータが計測された前記所定心拍区間のトレース波形データを強調表示することを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the first aspect of the present invention sets a desired range gate position for a reception signal obtained by performing ultrasonic transmission / reception on a subject. A Doppler signal detecting means for detecting a Doppler signal, a spectrum data generating means for generating a plurality of spectrum data in time series for the Doppler signal, and a desired feature amount in each of the plurality of spectrum data. Trace waveform data generating means for detecting and generating temporal changes in the feature amount as trace waveform data, trace waveform displaying means for displaying the trace waveform data, and setting a plurality of heartbeat intervals for the trace waveform data Section setting means for performing diagnostic parameter measurement for measuring a diagnostic parameter in a predetermined heart beat section of the plurality of heart beat sections And diagnostic parameter display means for displaying the value of the measured diagnostic parameter, wherein the trace waveform display means highlights the trace waveform data of the predetermined heartbeat interval in which the diagnostic parameter is measured. It is said.

一方、請求項12に係る本発明の診断パラメータ計測方法は、被検体に対し超音波送受波を行なって得られた受信信号に対して、所望のレンジゲート位置を設定してドプラ信号を検出するステップと、前記ドプラ信号に対して、スペクトラムデータを生成するステップと、前記スペクトラムデータにおいて所望の特徴量を検出し、この特徴量の時間的変化をトレース波形データとして生成するステップと、前記トレース波形データに対して複数の心拍区間を設定するステップと、前記複数の心拍区間の中の所定心拍区間において診断パラメータを計測すると共に、前記所定心拍区間における前記トレース波形データを強調表示するステップを有することを特徴としている。   On the other hand, the diagnostic parameter measurement method of the present invention according to claim 12 detects a Doppler signal by setting a desired range gate position with respect to a reception signal obtained by performing ultrasonic transmission / reception on a subject. A step of generating spectrum data for the Doppler signal, a step of detecting a desired feature amount in the spectrum data, and generating a temporal change of the feature amount as trace waveform data, and the trace waveform Setting a plurality of heartbeat intervals for the data, measuring diagnostic parameters in a predetermined heartbeat interval of the plurality of heartbeat intervals, and highlighting the trace waveform data in the predetermined heartbeat interval. It is characterized by.

又、請求項13に係る本発明の診断パラメータ計測方法は、被検体に対し超音波送受波を行なって得られた受信信号に対して、所望のレンジゲート位置を設定してドプラ信号を検出するステップと、前記ドプラ信号に対して、スペクトラムデータを生成するステップと、前記スペクトラムデータにおいて所望の特徴量を検出し、この特徴量の時間的変化をトレース波形データとして生成するステップと、前記トレース波形データに対して複数の心拍区間を設定するステップと、前記複数の心拍区間の中の所定心拍区間において診断パラメータを計測するステップと、前記トレース波形データと前記診断パラメータの最新計測結果をフリーズ表示すると共に、この最新計測結果が計測された前記所定心拍区間における前記トレース波形データを強調表示するステップを有することを特徴としている。   According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a diagnostic parameter measurement method for detecting a Doppler signal by setting a desired range gate position with respect to a reception signal obtained by performing ultrasonic transmission / reception on a subject. A step of generating spectrum data for the Doppler signal, a step of detecting a desired feature amount in the spectrum data, and generating a temporal change of the feature amount as trace waveform data, and the trace waveform A step of setting a plurality of heartbeat intervals for the data; a step of measuring diagnostic parameters in a predetermined heartbeat interval of the plurality of heartbeat intervals; and a freeze display of the latest measurement results of the trace waveform data and the diagnostic parameters. In addition, the trace waveform data in the predetermined heartbeat interval where the latest measurement result is measured It is characterized by the step of displaying gradation.

本発明によれば、ドプラスペクトラムデータに基づいて得られたトレース波形から各種診断パラメータを計測する際に、前記診断パラメータの計測区間が前記トレース波形において強調表示されるため、診断パラメータの計測結果と当該計測区間におけるトレース波形との関連の把握が容易となり、前記計測結果に対する信頼性が向上する。   According to the present invention, when measuring various diagnostic parameters from the trace waveform obtained based on the Doppler spectrum data, the measurement section of the diagnostic parameter is highlighted in the trace waveform. It becomes easy to grasp the relationship with the trace waveform in the measurement section, and the reliability of the measurement result is improved.

ドプラスペクトラム画像データにおいて自動設定された最大流速Vpのトレース波形に基づいて、HRやPI,更にはRIなどの診断パラメータを自動計測すると共に、このときの計測区間を、モニタ上に静止表示された前記トレース波形において明示する。   Based on the trace waveform of the maximum flow velocity Vp automatically set in the Doppler spectrum image data, diagnostic parameters such as HR, PI, and RI are automatically measured, and the measurement section at this time is statically displayed on the monitor. This is clearly shown in the trace waveform.

(装置の構成)
以下では、本発明の実施例における超音波ドプラ診断装置の構成と各ユニットの動作につき図1乃至図7を用いて説明する。尚、図1は、本実施例における超音波ドプラ診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図2は、この超音波ドプラ診断装置を構成する送受信部及びデータ生成部のブロック図を示す。
(Device configuration)
Hereinafter, the configuration of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus and the operation of each unit in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a block diagram of a transmission / reception unit and a data generation unit constituting the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus.

図1に示す超音波ドプラ診断装置100は、被検体に対して超音波の送受波を行なう超音波プローブ20と、超音波プローブ20に対して電気信号の送受信を行なう送受信部40と、送受信部40から得られた受信信号からBモード画像データやカラードプラ画像データ、更には、ドプラスペクトラムデータを得るための信号処理を行なうデータ生成部50と、前記データ生成部50において時間方向に連続して得られる複数のドプラスペクトラムデータに基づいて最大血流速Vpあるいは平均血流速Vcのトレース波形を生成し、更に、このトレース波形に基づいて血流動態診断に関する各種診断パラメータを計測する血流評価部30と、データ生成部50において得られた各データ、あるいは血流評価部30において得られたトレース波形や各種診断パラメータの計測結果などを保存するデータ記憶部8を備えている。   An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus 100 shown in FIG. 1 includes an ultrasonic probe 20 that transmits / receives ultrasonic waves to / from a subject, a transmission / reception unit 40 that transmits / receives electrical signals to / from the ultrasonic probe 20, and a transmission / reception unit. 40, a data generation unit 50 that performs signal processing to obtain B-mode image data, color Doppler image data, and further Doppler spectrum data from the received signal obtained from 40, and the data generation unit 50 continuously in the time direction. A blood flow evaluation for generating a trace waveform of the maximum blood flow velocity Vp or the average blood flow velocity Vc based on a plurality of obtained Doppler spectrum data, and measuring various diagnostic parameters related to hemodynamic diagnosis based on the trace waveform. Unit 30 and each data obtained in the data generation unit 50 or a trace wave obtained in the blood flow evaluation unit 30 And a data storage unit 8 for storing the like and various diagnostic parameter measurement results.

更に、超音波ドプラ診断装置100は、送受信部40、あるいはデータ生成部50に対して、例えば、超音波パルスの中心周波数(fo)とほぼ等しい周波数の連続波あるいは矩形波を発生する基準信号発生部1と、データ生成部50において生成される画像データやドプラスペクトラムデータ、更には、血流評価部30で生成されるトレース波形や診断パラメータの計測値などを表示する表示部15と、操作者によって患者情報、画像表示モード、超音波データ収集条件、更には種々のコマンド信号などが入力される入力部16と、被検体の心電波形を別途収集するECGユニット60と、上記超音波ドプラ診断装置100の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部17を備えている。   Furthermore, the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus 100 generates a reference signal for generating, for example, a continuous wave or a rectangular wave having a frequency substantially equal to the center frequency (fo) of the ultrasonic pulse to the transmission / reception unit 40 or the data generation unit 50. Unit 1, display unit 15 that displays image data and Doppler spectrum data generated by data generation unit 50, and further, a trace waveform generated by blood flow evaluation unit 30, measurement values of diagnostic parameters, and the like, and an operator Input information 16 for inputting patient information, image display mode, ultrasound data collection conditions, and various command signals, an ECG unit 60 for separately collecting an electrocardiogram waveform of the subject, and the above-described ultrasound Doppler diagnosis A system control unit 17 that controls each unit of the apparatus 100 is provided.

超音波プローブ20は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受波を行なうものであり、1次元に配列された複数個(N個)の微小な圧電振動子をその先端部に有している。この圧電振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルス(送信超音波)に変換し、また受信時には超音波反射波(受信超音波)を電気信号(受信信号)に変換する機能を有している。そして、超音波画像の解像度や感度に大きな影響を与える超音波パルスの中心周波数(fo)は圧電振動子の厚みによってほぼ決定される。この超音波プローブ20は小型、軽量に構成されており、ケーブルを介して送受信部40の送信部2及び受信部3に接続されている。超音波プローブ20にはセクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、診断部位に応じて任意に選択される。以下では頚動脈等の血管診断を目的とし、セクタ走査対応の超音波プローブ20を用いた場合について述べるが、この方法に限定されるものではなく、リニア走査対応、あるいはコンベックス走査対応であってもよい。   The ultrasonic probe 20 is for transmitting and receiving ultrasonic waves by bringing its front surface into contact with the surface of a subject, and a plurality of (N) minute piezoelectric vibrators arranged in a one-dimensional manner at its tip. Have in the department. This piezoelectric transducer is an electroacoustic transducer that converts electrical pulses into ultrasound pulses (transmitted ultrasound) during transmission, and converts reflected ultrasound waves (received ultrasound) into electrical signals (received signals) during reception. It has a function to do. The center frequency (fo) of the ultrasonic pulse that greatly affects the resolution and sensitivity of the ultrasonic image is substantially determined by the thickness of the piezoelectric vibrator. The ultrasonic probe 20 is configured to be small and light, and is connected to the transmission unit 2 and the reception unit 3 of the transmission / reception unit 40 via a cable. The ultrasonic probe 20 has a sector scan support, a linear scan support, a convex scan support, and the like, and is arbitrarily selected according to the diagnosis part. In the following, for the purpose of blood vessel diagnosis of the carotid artery or the like, the case where the ultrasonic probe 20 corresponding to the sector scan is used will be described. However, the present invention is not limited to this method, and may be linear scan correspondence or convex scan correspondence. .

次に、図2に示した送受信部40は、超音波プローブ20から送信超音波を放射するための駆動信号を生成する送信部2と、前記超音波プローブ20からの受信超音波を受信する受信部3を備えている。   Next, the transmission / reception unit 40 illustrated in FIG. 2 receives the transmission unit 2 that generates a drive signal for radiating the transmission ultrasonic wave from the ultrasonic probe 20 and the reception ultrasonic wave from the ultrasonic probe 20. Part 3 is provided.

そして、送信部2は、レートパルス発生器41と、送信遅延回路42と、パルサ43を備え、レートパルス発生器41は、被検体内に放射する送信超音波の繰り返し周期(Tr)を決定するレートパルスを、基準信号発生部1から供給される連続波あるいは矩形波を分周することによって生成し、このレートパルスを送信遅延回路42に供給する。   The transmission unit 2 includes a rate pulse generator 41, a transmission delay circuit 42, and a pulsar 43. The rate pulse generator 41 determines a repetition period (Tr) of transmission ultrasonic waves radiated into the subject. The rate pulse is generated by dividing the continuous wave or the rectangular wave supplied from the reference signal generator 1, and this rate pulse is supplied to the transmission delay circuit 42.

又、送信遅延回路42は、送信に使用される圧電振動子と同数(Nチャンネル)の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに送信超音波を収束するための遅延時間と所定の方向に送信超音波を放射するための遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ43に供給する。一方、パルサ43は、送信に使用される圧電振動子と同数(Nチャンネル)の独立な駆動回路を有し、超音波プローブ20に内蔵された圧電振動子を駆動するための駆動パルスを前記レートパルスに基づいて生成する。   The transmission delay circuit 42 is composed of the same number (N channels) of independent delay circuits as the piezoelectric vibrators used for transmission, and transmits ultrasonic waves to a predetermined depth in order to obtain a narrow beam width in transmission. A delay time for converging and a delay time for radiating transmission ultrasonic waves in a predetermined direction are given to the rate pulse, and this rate pulse is supplied to the pulser 43. On the other hand, the pulser 43 has the same number (N channels) of independent drive circuits as the piezoelectric vibrators used for transmission, and drives the drive pulses for driving the piezoelectric vibrators built in the ultrasonic probe 20 at the rate. Generate based on pulse.

そして、受信部3は、プリアンプ44と、受信遅延回路45と、加算器46とを備えている。プリアンプ44は、圧電振動子によって電気信号(受信信号)に変換された微小信号を増幅し十分なS/Nを確保する。又、受信遅延回路45は、細い受信ビーム幅を得るため所定の深さからの受信超音波を収束するための遅延時間と、所定方向からの受信超音波に対して強い受信指向性を設定するための遅延時間をプリアンプ44の出力に与え、次いで、所定の遅延時間が与えられた受信遅延回路45の出力は加算器46に送られて加算合成される。   The receiving unit 3 includes a preamplifier 44, a reception delay circuit 45, and an adder 46. The preamplifier 44 amplifies a minute signal converted into an electric signal (reception signal) by the piezoelectric vibrator to ensure sufficient S / N. The reception delay circuit 45 sets a delay time for converging the reception ultrasonic wave from a predetermined depth in order to obtain a narrow reception beam width and a strong reception directivity with respect to the reception ultrasonic wave from the predetermined direction. The delay time is given to the output of the preamplifier 44, and then the output of the reception delay circuit 45 given the predetermined delay time is sent to the adder 46 for addition synthesis.

次に、データ生成部50は、受信部3の加算器46から出力された受信信号に対してBモード画像データを生成するためのBモードデータ生成部4と、前記受信信号に対して直交検波を行なってドプラ信号の検出を行なうドプラ信号検出部5と、検出されたドプラ信号に基づいてカラードプラ画像データの生成を行なうカラードプラデータ生成部6と、前記ドプラ信号の周波数スペクトラムを計測するスペクトラムデータ生成部7を備えている。   Next, the data generation unit 50 includes a B-mode data generation unit 4 for generating B-mode image data for the reception signal output from the adder 46 of the reception unit 3, and quadrature detection for the reception signal. And a Doppler signal detector 5 for detecting a Doppler signal, a color Doppler data generator 6 for generating color Doppler image data based on the detected Doppler signal, and a spectrum for measuring the frequency spectrum of the Doppler signal. A data generation unit 7 is provided.

そして、Bモードデータ生成部4は、対数変換器51と包絡線検波器52とA/D変換器53とを備えている。Bモードデータ生成部4の入力信号、即ち、受信部3の加算器46から出力された受信信号は、対数変換器51において、その振幅が対数変換されて弱い信号が相対的に強調される。次いで、包絡線検波器52は、対数変換された上記受信信号に対して包絡線検波を行ない、超音波周波数成分を除去して振幅情報のみを検出する。又、A/D変換器53は、この包絡線検波器52の出力信号をデジタル信号に変換し、Bモード画像データを生成する。   The B-mode data generation unit 4 includes a logarithmic converter 51, an envelope detector 52, and an A / D converter 53. The input signal of the B-mode data generation unit 4, that is, the reception signal output from the adder 46 of the reception unit 3 is logarithmically converted in the logarithmic converter 51 and the weak signal is relatively emphasized. Next, the envelope detector 52 performs envelope detection on the logarithmically converted reception signal, removes ultrasonic frequency components, and detects only amplitude information. The A / D converter 53 converts the output signal of the envelope detector 52 into a digital signal and generates B-mode image data.

一方、図2のドプラ信号検出部5は、π/2移相器54、ミキサ55−1及び55−2、LPF(低域通過フィルタ)56−1及び56−2を備えており、後述する動作により送受信部40の受信部3から供給された受信信号に対して直交位相検波を行なってドプラ信号を検出する。   On the other hand, the Doppler signal detection unit 5 of FIG. 2 includes a π / 2 phase shifter 54, mixers 55-1 and 55-2, and LPFs (low-pass filters) 56-1 and 56-2, which will be described later. In operation, quadrature detection is performed on the received signal supplied from the receiving unit 3 of the transmitting / receiving unit 40 to detect a Doppler signal.

次に、カラードプラデータ生成部6は、2チャンネルから構成されるA/D変換器57、ドプラ信号記憶回路58、MTIフィルタ59、自己相関演算器60を備えている。そして、A/D変換器57は、ドプラス信号検出部5のLPF56−1及び56−2から出力されたドプラ信号、即ち、直交位相検波されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、ドプラ信号記憶部58に保存する。次いで、高域通過用のデジタルフィルタであるMTIフィルタ59は、ドプラ信号記憶部58に一旦保存された前記ドプラ信号を読み出し、このドプラ信号に対して臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ成分(クラッタ成分)を除去する。又、自己相関演算器60は、MTIフィルタ59によって血流情報のみが抽出されたドプラ信号に対して自己相関値を算出し、更に、この自己相関値に基づいて血流の平均流速値や分散値などを算出する。   Next, the color Doppler data generation unit 6 includes an A / D converter 57 including two channels, a Doppler signal storage circuit 58, an MTI filter 59, and an autocorrelation calculator 60. The A / D converter 57 converts the Doppler signals output from the LPFs 56-1 and 56-2 of the Doppler signal detection unit 5, that is, the analog signals subjected to quadrature detection, into digital signals, and a Doppler signal storage unit. Save to 58. Next, the MTI filter 59, which is a high-pass digital filter, reads the Doppler signal once stored in the Doppler signal storage unit 58, and uses this Doppler signal for respiratory movement or pulsatile movement of the organ. The resulting Doppler component (clutter component) is removed. Further, the autocorrelation calculator 60 calculates an autocorrelation value for the Doppler signal from which only the blood flow information is extracted by the MTI filter 59, and further, based on the autocorrelation value, an average blood flow velocity value and variance Calculate the value.

一方、スペクトラムデータ生成部7は、SH(サンプルホールド回路)61と、HPF(高域通過フィルタ)62と、A/D変換器63と、FFT(Fast-Fourier-Transform)分析器64を備えている。そして、ドプラ信号検出部5において得られたドプラ信号に対してFFT分析を行なう。尚、前記SH61、HPF62、及びA/D変換器63は何れも2チャンネルで構成され、夫々のチャンネルにはドプラ信号検出部5から出力されるドプラ信号の複素成分、即ち実成分(I成分)と虚成分(Q成分)が供給される。   On the other hand, the spectrum data generation unit 7 includes an SH (sample hold circuit) 61, an HPF (high pass filter) 62, an A / D converter 63, and an FFT (Fast-Fourier-Transform) analyzer 64. Yes. Then, FFT analysis is performed on the Doppler signal obtained in the Doppler signal detection unit 5. The SH 61, HPF 62, and A / D converter 63 are all composed of two channels, and each channel has a complex component of the Doppler signal output from the Doppler signal detector 5, that is, an actual component (I component). And an imaginary component (Q component) are supplied.

次に、本発明のドプラスペクトラムデータの生成において重要な構成要素となるドプラ信号検出部5とスペクトラムデータ生成部7の基本動作につき、図3のタイムチャートを参照して更に詳しく説明する。   Next, basic operations of the Doppler signal detection unit 5 and the spectrum data generation unit 7 which are important components in generating the Doppler spectrum data of the present invention will be described in more detail with reference to the time chart of FIG.

図3において、図3(a)は、基準信号発生器1から出力される基準信号、図3(b)は、送受信部40のレートパルス発生器41から出力される周期Trのレートパルス、図3(c)は、受信部3の加算器46から得られる受信信号を示している。   3A is a reference signal output from the reference signal generator 1, FIG. 3B is a rate pulse of a period Tr output from the rate pulse generator 41 of the transceiver 40, and FIG. 3 (c) indicates a received signal obtained from the adder 46 of the receiving unit 3.

又、図3(d)は、ドプラ信号検出部5のLPF56から出力される直交位相検波出力、図3(e)は、カラードプラデータ生成部6におけるSH61のサンプリング(レンジゲート)位置を決定するためにシステム制御部17供給されるサンプリングパルス、図3(f)は、SH61によってサンプルホールドされたドプラ信号、そして、図3(g)は、HPF62によって平滑化された前記レンジゲートにおけるドプラ信号を示している。   3D shows the quadrature detection output output from the LPF 56 of the Doppler signal detector 5, and FIG. 3E determines the sampling (range gate) position of the SH 61 in the color Doppler data generator 6. 3 (f) shows the Doppler signal sampled and held by the SH 61, and FIG. 3 (g) shows the Doppler signal in the range gate smoothed by the HPF 62. Show.

即ち、図2の受信部3から出力された受信信号(図3(c))は、ドプラ信号検出部5のミキサ55−1及び55−2の第1の入力端子に入力される。一方、この受信信号の中心周波数とほぼ等しい繰り返し周波数foをもった基準信号発生部1の基準信号(図3(a))は、ミキサ55−1の第2の入力端子に直接供給され、π/2移相器54において90度位相がシフトした基準信号はミキサ55−2の第2の入力端子に送られる。そして、ミキサ55−1及び55−2による乗算出力は、LPF56−1及び56−2に送られ、ドプラ信号検出部5の入力信号の周波数と基準信号発生部1から供給される基準信号の繰り返し周波数(fo)との和の成分(2fo近傍の成分)が除去され、差の成分(零周波数近傍の成分)のみがドプラ信号として抽出される(図3の(d))。   That is, the received signal (FIG. 3C) output from the receiving unit 3 in FIG. 2 is input to the first input terminals of the mixers 55-1 and 55-2 of the Doppler signal detecting unit 5. On the other hand, the reference signal (FIG. 3A) of the reference signal generator 1 having a repetition frequency fo substantially equal to the center frequency of the received signal is directly supplied to the second input terminal of the mixer 55-1, and π The reference signal whose phase is shifted by 90 degrees in the / 2 phase shifter 54 is sent to the second input terminal of the mixer 55-2. The multiplication outputs from the mixers 55-1 and 55-2 are sent to the LPFs 56-1 and 56-2, and the frequency of the input signal of the Doppler signal detector 5 and the reference signal supplied from the reference signal generator 1 are repeated. The sum component with the frequency (fo) (component near 2fo) is removed, and only the difference component (component near zero frequency) is extracted as a Doppler signal ((d) in FIG. 3).

次に、SH61には、上記LPF56−1及び56−2から出力されたドプラ信号と、システム制御部17が基準信号発生部1の基準信号を分周して生成したサンプリングパルス(レンジゲートパルス)が供給され(図3の(e))、このサンプリングパルスによって所望の距離からのドプラ信号がサンプルホールドされる(図3の(f))。尚、このサンプリングパルスは、送信超音波が放射されるタイミングを決定するレートパルス(図3の(b))から遅延時間Ts後に発生し、この遅延時間Tsは入力部16において任意に設定可能である。   Next, the SH 61 has a sampling pulse (range gate pulse) generated by dividing the Doppler signal output from the LPFs 56-1 and 56-2 and the reference signal of the reference signal generator 1 by the system controller 17. Is supplied ((e) in FIG. 3), and the Doppler signal from a desired distance is sampled and held by this sampling pulse ((f) in FIG. 3). This sampling pulse is generated after the delay time Ts from the rate pulse ((b) of FIG. 3) that determines the timing at which the transmission ultrasonic wave is emitted, and this delay time Ts can be arbitrarily set in the input unit 16. is there.

即ち、操作者は、サンプリングパルスの遅延時間Tsを変更することによって超音波プローブ20から所望の距離Lgにおけるドプラ信号を抽出することが可能となる。尚、このとき、遅延時間Tsと所望距離Lgは、被検体の音速度をCとすれば、2Lg/C=Tsの関係にある。   That is, the operator can extract the Doppler signal at the desired distance Lg from the ultrasonic probe 20 by changing the delay time Ts of the sampling pulse. At this time, the delay time Ts and the desired distance Lg have a relationship of 2Lg / C = Ts, where C is the sound speed of the subject.

次に、SH61から出力された所望距離Lgのドプラ信号に重畳した階段状のノイズ成分は、HPF62によって除去され(図3の(g))、更に、平滑化された上記ドプラ信号は、A/D変換器63によってデジタル信号に変換された後、FFT分析器64に供給されて周波数スペクトラムデータ(ドプラスペクトラムデータ)が生成される。   Next, the stepped noise component superimposed on the Doppler signal of the desired distance Lg output from the SH 61 is removed by the HPF 62 ((g) in FIG. 3), and the smoothed Doppler signal is converted to A / After being converted into a digital signal by the D converter 63, it is supplied to the FFT analyzer 64 to generate frequency spectrum data (Doppler spectrum data).

FFT分析器64は、図示しない演算回路と記憶回路を備え、A/D変換器63から出力されるドプラ信号は記憶回路に一旦保存され、演算回路は、この記憶回路に保存された一連のドプラ信号の所定区間においてFFT分析を行なう。   The FFT analyzer 64 includes an arithmetic circuit and a storage circuit (not shown). The Doppler signal output from the A / D converter 63 is temporarily stored in the storage circuit, and the arithmetic circuit is a series of Doppler stored in the storage circuit. FFT analysis is performed in a predetermined section of the signal.

図4は、FFT分析器64におけるFFT分析方法を示したものであり、図4(a)は、FFT分析器64に入力されるドプラ信号Ax、図4(b)は、このドプラ信号Axの所定区間をFFT分析して得られたドプラスペクトラムデータBx(x=1、2、・・・)を示す。そして、スペクトラムデータ生成部7のA/D変換器63から出力された離散的なドプラ信号(図4(a))のうち、例えば、q1乃至qmのm個のドプラ信号成分に対してFFT分析が行なわれ、スペクトラム成分p1乃至pmに対する最初のドプラスペクトラムデータB1が生成される。次いで、時間ΔT後のm個のドプラ信号成分q1+j乃至qm+jがFFT分析されて新たなドプラスペクトラムデータB2が生成される。尚、図4(a)ではj=3の場合について示している。   FIG. 4 shows an FFT analysis method in the FFT analyzer 64. FIG. 4A shows the Doppler signal Ax input to the FFT analyzer 64, and FIG. 4B shows the Doppler signal Ax. The Doppler spectrum data Bx (x = 1, 2,...) Obtained by FFT analysis of a predetermined section is shown. Of the discrete Doppler signals (FIG. 4A) output from the A / D converter 63 of the spectrum data generator 7, for example, FFT analysis is performed on m Doppler signal components q1 to qm. The first Doppler spectrum data B1 for the spectrum components p1 to pm is generated. Next, m Doppler signal components q1 + j to qm + j after time ΔT are FFT-analyzed to generate new Doppler spectrum data B2. FIG. 4A shows the case where j = 3.

以下、同様にして、時間2ΔT後のq1+2j乃至qm+2j、時間3ΔT後のq1+3j乃至qm+3j・・・のm個のドプラ信号成分に対しても順次FFT分析が行なわれてスペクトラム成分p1乃至pmに対するドプラスペクトラムデータB3、B4、・・・・が生成される。(図4(b))。   Similarly, FFT analysis is sequentially performed on m Doppler signal components of q1 + 2j to qm + 2j after time 2ΔT, q1 + 3j to qm + 3j... After time 3ΔT, and the Doppler spectrum for spectrum components p1 to pm. Data B3, B4,... Are generated. (FIG. 4B).

次に、図1に戻って、血流評価部30は、トレース波形生成部9と、PS/ED検出部10と、パラメータ計測部11を備えている。そしてトレース波形生成部9は、スペクトタムデータ生成部7においてΔT間隔で得られた複数のドプラスペクトラムデータ(B1,B2、B3・・・)の各々に対して最大周波数fp(即ち最大流速Vp)や平均周波数fc(即ち平均流速Vc)を算出し、更に、最大周波数fpに対応した最大血流速Vpあるいは平均周波数fcに対応した平均血流速Vcの時間的変化を示すトレース波形を生成する。   Next, returning to FIG. 1, the blood flow evaluation unit 30 includes a trace waveform generation unit 9, a PS / ED detection unit 10, and a parameter measurement unit 11. Then, the trace waveform generator 9 generates the maximum frequency fp (that is, the maximum flow velocity Vp) for each of a plurality of Doppler spectrum data (B1, B2, B3...) Obtained at the ΔT interval in the spectrum data generator 7. And the average frequency fc (that is, the average flow velocity Vc) is calculated, and further, a trace waveform indicating the maximum blood flow velocity Vp corresponding to the maximum frequency fp or the temporal change of the average blood flow velocity Vc corresponding to the average frequency fc is generated. .

図5は、上述の最大周波数fp及び平均周波数fcの算出方法を示したものであり、最大周波数fpは、予め設定された周波数スペクトル閾値S0とドプラスペクトラムデータBxとの交点に基づいて得られる。一方、平均周波数fcは、例えば、下式(1)によって算出することができる。

Figure 2005081081
但し、S(fs)はFFT分析器64によって得られる周波数fsにおけるスペクトラムパワーを示す。 FIG. 5 shows a method for calculating the above-described maximum frequency fp and average frequency fc, and the maximum frequency fp is obtained based on the intersection of a preset frequency spectrum threshold value S0 and Doppler spectrum data Bx. On the other hand, the average frequency fc can be calculated by the following equation (1), for example.
Figure 2005081081
Here, S (fs) indicates the spectrum power at the frequency fs obtained by the FFT analyzer 64.

尚、以下の説明では、説明を簡単にするためにドプラスペクトラムデータの最大周波数fpに対応した最大血流速Vpはドプラスペクトラムデータの最大流速Vp、同様にして、平均周波数fcに対応した平均血流速Vcはドプラスペクトラムデータの平均流速Vcと呼ぶ。   In the following description, for the sake of simplicity, the maximum blood flow rate Vp corresponding to the maximum frequency fp of the Doppler spectrum data is the maximum flow rate Vp of Doppler spectrum data, and similarly, the average blood corresponding to the average frequency fc. The flow velocity Vc is referred to as the average flow velocity Vc of Doppler spectrum data.

次に、血流評価部30のPS/ED検出部10は、トレース波形生成部9にて生成された最大流速Vp、あるいは平均流速Vcのトレース波形に対して、心臓の収縮期を示すPS(Peak of Systolic)と拡張期を示すED(End of Diastolic)の位置を設定する。尚、PS/ED検出部10は、トレース波形におけるPSあるいはEDの設定が困難な場合には、別途設けられたECGユニット60から供給される心電波形に基づいて同様な心拍区間の設定が行なわれる。   Next, the PS / ED detection unit 10 of the blood flow evaluation unit 30 indicates the systolic phase of the heart with respect to the trace waveform of the maximum flow velocity Vp or the average flow velocity Vc generated by the trace waveform generation unit 9. Set the position of Peak of Systolic and ED (End of Diastolic) indicating the expansion period. The PS / ED detector 10 sets the same heartbeat interval based on the electrocardiogram waveform supplied from the separately provided ECG unit 60 when it is difficult to set the PS or ED in the trace waveform. It is.

そして、パラメータ計測部11は、PS/ED検出部10において設定された、例えばED−ED区間の心拍区間において、前記最大流速Vpあるいは平均流速Vcのトレース波形に基づいて、血行動態の診断パラメータである心拍数(HR:Heat Rate)やPI(Palusatility Index),更には、RI(Resistance Index)などの計測を行なう。   Then, the parameter measurement unit 11 is a hemodynamic diagnosis parameter set in the PS / ED detection unit 10 based on the trace waveform of the maximum flow velocity Vp or the average flow velocity Vc, for example, in the heartbeat interval of the ED-ED interval. A certain heart rate (HR: Heat Rate), PI (Palusatility Index), and RI (Resistance Index) are measured.

図6は、ドプラスペクトラムデータとトレース波形との関係を示したものであり、左端部に時刻t=T0におけるドプラスペクトラムデータBxを、又、このドプラスペクトラムデータBXから計測された最大流速Vp及び平均流速Vcの時間的変化を示すトレース波形Cp及びCcを前記ドプラスペクトラムデータBxに対応付けて示している。そして、最大流速Vpのトレース波形CpにはPSS及びEDが設定されている。このPSやEDを自動設定する場合には、例えば、トレース波形Cpを平滑化した後行なわれる変曲点検出のための1次微分演算、あるいは2次微分演算によって、1心拍中に1つのPSと複数のED候補点を検出し、更に、これらのED候補点の中から、前記PSに対して所定範囲にあるED候補点を1つ選択してEDとして設定する。   FIG. 6 shows the relationship between the Doppler spectrum data and the trace waveform. The Doppler spectrum data Bx at time t = T0 is shown at the left end, and the maximum flow velocity Vp and the average measured from the Doppler spectrum data BX are shown. Trace waveforms Cp and Cc indicating temporal changes in the flow velocity Vc are shown in association with the Doppler spectrum data Bx. PSS and ED are set in the trace waveform Cp of the maximum flow velocity Vp. When this PS and ED are automatically set, for example, one PS during one heartbeat is obtained by a first-order differential calculation or a second-order differential calculation for detecting an inflection point performed after smoothing the trace waveform Cp. A plurality of ED candidate points are detected, and one ED candidate point within a predetermined range with respect to the PS is selected from these ED candidate points and set as an ED.

このようにして得られたEDからED−ED間隔を心拍区間として設定し、このED−ED間隔において上述の診断パラメータの計測と表示を行なう。即ち、HRについては、まず前記ED−ED間隔の時間を計測し、この計測結果から毎分の心拍数を算出することによって求めることができる。一方、PI、あるいはRIは通常、以下に示す式(2)に基づいて算出される。

Figure 2005081081
但し、図6に示すように、h1及びh2は、ED−ED区間におけるトレース波形Cpの最大値(maximal systolic frequency)及び最小値(maximal end-diastolic frequency)であり、h0は、前記区間におけるトレース波形の平均値(time averaged frequency)である。 From the ED thus obtained, an ED-ED interval is set as a heartbeat interval, and the above-described diagnostic parameter is measured and displayed in this ED-ED interval. That is, HR can be obtained by first measuring the time of the ED-ED interval and calculating the heart rate per minute from this measurement result. On the other hand, PI or RI is usually calculated based on the following equation (2).
Figure 2005081081
However, as shown in FIG. 6, h1 and h2 are the maximum value (maximal systolic frequency) and the minimum value (maximal end-diastolic frequency) of the trace waveform Cp in the ED-ED section, and h0 is the trace in the section. It is the average value (time averaged frequency) of the waveform.

次に、図1のデータ記憶部8は、データ生成部50において生成されるBモード画像データやカラードプラ画像データ、更にはスペクトラムデータの保存を行なう。又、前記スペクトラムデータに基づいて血流評価部30において生成されたトレース波形データやトレース波形上に設定されたPSあるいはEDの位置(時間)情報、更には、前記トレース波形データのED−ED周期において計測される診断パラメータHR,PI,及びRI等の計測値についても保存を行なう。   Next, the data storage unit 8 shown in FIG. 1 stores B-mode image data, color Doppler image data generated by the data generation unit 50, and spectrum data. Further, the trace waveform data generated in the blood flow evaluation unit 30 based on the spectrum data, the PS (or ED) position (time) information set on the trace waveform, and the ED-ED cycle of the trace waveform data Measurement values such as the diagnostic parameters HR, PI, and RI measured in step 1 are also stored.

一方、表示部15は、図示しない表示用データメモリと、変換回路と、モニタを備えており、Bモード画像データやカラードプラ画像データ、ドプラスペクトラムデータ、VpあるいはVcのトレース波形データ、更には、診断パラメータHR,PI,RIなどの計測結果は、前記表示用データメモリで所定フォーマットに従って合成され、次いで、変換回路においてD/A変換とテレビフォーマット変換が行われた後CRTあるいは液晶などのモニタに表示される。   On the other hand, the display unit 15 includes a display data memory (not shown), a conversion circuit, and a monitor, and B-mode image data, color Doppler image data, Doppler spectrum data, trace waveform data of Vp or Vc, Measurement results such as diagnostic parameters HR, PI and RI are synthesized according to a predetermined format in the display data memory, and then subjected to D / A conversion and television format conversion in a conversion circuit, and then to a monitor such as a CRT or a liquid crystal display. Is displayed.

図7は、表示部15のモニタにおける表示方法の具体例を示す。このモニタ上には、例えば、Bモード画像データとカラードプラ画像データが合成されて表示される画像データ表示領域200と、ドプラスペクトラムデータにトレース波形データが重畳して表示されるトレース波形表示領域300と、PIやRIなどの診断パラメータの計測値が一覧表として表示される計測値表示領域400が設けられている。   FIG. 7 shows a specific example of a display method on the monitor of the display unit 15. On this monitor, for example, an image data display area 200 in which B-mode image data and color Doppler image data are combined and displayed, and a trace waveform display area 300 in which trace waveform data is displayed superimposed on Doppler spectrum data. And a measured value display area 400 in which measured values of diagnostic parameters such as PI and RI are displayed as a list.

そして、画像データ表示領域200に表示されるBモード画像及びカラードプラ画像において、ドプラ信号の検出方向を示すドプラマーカ201と、このドプラマーカ201と血管画像202の交叉領域に設定されるドプラ信号検出用のレンジゲート位置203が表示される。   In the B-mode image and color Doppler image displayed in the image data display area 200, a Doppler marker 201 indicating the detection direction of the Doppler signal and a Doppler signal detection set in the crossing area of the Doppler marker 201 and the blood vessel image 202 are displayed. Range gate position 203 is displayed.

一方、トレース波形表示領域300の、最大流速Vpのトレース波形Cpには、例えば、PSマーカ(×)及びEDマーカ(+)が重畳して表示される。そして、上述のトレース波形Cpや平均流速Vcのトレース波形Ccはリアルタイム表示と静止表示(以下、フリーズ表示と呼ぶ)を行なうことが可能である。又、フリーズ表示では、診断パラメータが最終計測された区間(ED−ED区間)におけるトレース波形のハイライト表示、あるいはスクロールバック表示が自動的に行なわれる。このような表示方法によれば、計測値表示領域400に表示されている診断パラメータの最終計測値と、最終計測が行なわれたトレース波形上の区間とを対応付けることができる。   On the other hand, for example, a PS marker (×) and an ED marker (+) are superimposed and displayed on the trace waveform Cp of the maximum flow velocity Vp in the trace waveform display area 300. The trace waveform Cp and the trace waveform Cc of the average flow velocity Vc described above can be displayed in real time and static (hereinafter referred to as freeze display). In the freeze display, the trace waveform highlight display or the scroll back display is automatically performed in the section (ED-ED section) in which the diagnostic parameter is finally measured. According to such a display method, the final measured value of the diagnostic parameter displayed in the measured value display area 400 can be associated with the section on the trace waveform where the final measurement is performed.

又、トレース波形表示領域300においてフリーズ表示されるドプラスペクトラムデータやトレース波形データは、入力部16に備えられたトラックボールなどの入力デバイスにより、時間方向に任意にスクロールすることが可能である。尚、上述のハイライト表示あるいはスクロールバック表示は本実施例の特徴であり、これらの詳細は後述の診断パラメータ計測手順の説明において行なう。   Further, the Doppler spectrum data and the trace waveform data that are freeze-displayed in the trace waveform display area 300 can be arbitrarily scrolled in the time direction by an input device such as a trackball provided in the input unit 16. Note that the above-described highlight display or scroll back display is a feature of the present embodiment, and details thereof will be described in the description of the diagnostic parameter measurement procedure described later.

次に、入力部16は、操作パネル上に表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス、選択ボタン等の入力デバイスを備え、患者情報、画像表示モード、超音波データ収集条件、表示条件等の設定や種々のコマンド信号の入力を行なう。特に、ドプラ信号の収集におけるレンジゲート位置の設定、トレース波形の表示におけるリアルタイム表示とフリーズ表示の選択、フリーズ表示におけるハイライト表示とスクロールバック表示の選択、トレース波形のマニュアルスクロールなどは上記入力デバイスを用いた操作者によって行なわれる。   Next, the input unit 16 includes an input device such as a display panel, a keyboard, a trackball, a mouse, and a selection button on the operation panel, and setting of patient information, an image display mode, an ultrasonic data collection condition, a display condition, and the like. Various command signals are input. In particular, the above input devices are used to set the range gate position for Doppler signal acquisition, to select real-time display and freeze display for trace waveform display, to select highlight display and scroll back display for freeze display, and to manually scroll trace waveforms. Performed by the operator used.

そして、システム制御部17は、図示しないCPUと記憶回路を備え、操作者によって入力部16から予め入力される患者情報、画像表示モード、超音波データ収集条件、表示条件、レンジゲート位置などの設定値や表示方法に関する選択情報は前記記憶回路に保存される。一方、CPUは、入力部16から入力されたこれらの情報に基づいて、超音波ドプラ診断装置100の上記各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。   The system control unit 17 includes a CPU and a storage circuit (not shown), and sets patient information, image display mode, ultrasonic data collection conditions, display conditions, range gate position, and the like input in advance from the input unit 16 by the operator. Selection information relating to values and display methods is stored in the storage circuit. On the other hand, the CPU performs overall control of each unit of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus 100 and control of the entire system based on the information input from the input unit 16.

又、ECGユニット60は、被検体の心電波形を収集するために備えられ、このECGユニット60で得られた心電波形は血流評価部30のPS/ED検出器10に供給される。そして、PS/ED検出部10によるトレース波形のPSあるいはEDの設定が困難な場合には、ECGユニット60から得られる心電波形に基づいて心拍区間の設定が行なわれる。   The ECG unit 60 is provided for collecting the electrocardiographic waveform of the subject, and the electrocardiographic waveform obtained by the ECG unit 60 is supplied to the PS / ED detector 10 of the blood flow evaluation unit 30. When it is difficult to set the PS or ED of the trace waveform by the PS / ED detector 10, the heart rate interval is set based on the electrocardiogram waveform obtained from the ECG unit 60.

(診断パラメータの計測手順)
次に、図1乃至図10を用いて本実施例における診断パラメータの計測手順について説明する。尚、図8は、本実施例における診断パラメータの計測手順を示すフローチャートである。
(Measurement procedure for diagnostic parameters)
Next, the diagnostic parameter measurement procedure in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart showing the diagnostic parameter measurement procedure in this embodiment.

超音波データの収集に先立って、操作者は、入力部16にて患者情報、画像表示モード、超音波データ収集条件、表示条件、そして最大流速Vpを求めるためのスペクトラム閾値S0などを設定し、これらの設定情報は、システム制御部17の図示しない記憶回路に送られ保存される。本実施例においては、画像表示モードとしてBモード画像データ及びカラードプラ画像データ及びドプラスペクトラムデータの表示を選択し、更に、図2に示すように、ドプラ信号を収集するための超音波送受信方向(θD)とレンジゲート位置(Lg)の初期設定を行なう(図8のステップS1)。   Prior to the collection of ultrasound data, the operator sets patient information, image display mode, ultrasound data collection conditions, display conditions, a spectrum threshold value S0 for obtaining the maximum flow velocity Vp, and the like at the input unit 16, The setting information is sent to and stored in a storage circuit (not shown) of the system control unit 17. In this embodiment, display of B-mode image data, color Doppler image data, and Doppler spectrum data is selected as the image display mode, and further, as shown in FIG. 2, ultrasonic transmission / reception directions for collecting Doppler signals ( θD) and range gate position (Lg) are initially set (step S1 in FIG. 8).

これらの初期設定が終了したならば、操作者は、超音波プローブ20の先端(超音波送受信面)を被検体体表面の所定の位置に固定し、最初の超音波送受波方向(θ1方向)に対してBモードデータ及びカラードプラデータを得るための超音波送受波を行なう。即ち、図2のレートパルス発生器41は、基準信号発生部1から供給される基準信号を分周することによって、被検体内に放射される超音波パルスの繰り返し周期Trを決定するレートパルスを生成し、このレートパルスを送信遅延回路42に供給する。   When these initial settings are completed, the operator fixes the tip (ultrasonic wave transmission / reception surface) of the ultrasonic probe 20 to a predetermined position on the surface of the subject body, and the first ultrasonic wave transmission / reception direction (θ1 direction). In contrast, ultrasonic transmission / reception for obtaining B-mode data and color Doppler data is performed. That is, the rate pulse generator 41 of FIG. 2 divides the reference signal supplied from the reference signal generator 1 to generate a rate pulse that determines the repetition period Tr of the ultrasonic pulse radiated into the subject. And the rate pulse is supplied to the transmission delay circuit 42.

次いで、送信遅延回路42は、所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と、第1の走査方向(θ1)に超音波を送信するための偏向用遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ43に供給する。そして、パルサ43は、レートパルスの駆動によって生成される駆動信号を、ケーブルを介して超音波プローブ20におけるN個の圧電振動子に供給し、被検体の前記第1の走査方向に対して超音波パルスを放射する。   Next, the transmission delay circuit 42 uses, as a rate pulse, a focusing delay time for focusing the ultrasonic wave to a predetermined depth and a deflection delay time for transmitting the ultrasonic wave in the first scanning direction (θ1). The rate pulse is supplied to the pulser 43. Then, the pulser 43 supplies a drive signal generated by driving the rate pulse to the N piezoelectric vibrators in the ultrasonic probe 20 via a cable, so that the pulse signal is super-extended with respect to the first scanning direction of the subject. A sound pulse is emitted.

被検体に放射された超音波パルスの一部は、音響インピーダンスの異なる臓器間の境界面あるいは組織にて反射する。又、この超音波が心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射する場合、その超音波周波数はドプラ偏移を受ける。   A part of the ultrasonic pulse radiated to the subject is reflected at an interface or tissue between organs having different acoustic impedances. Further, when this ultrasonic wave is reflected by a moving reflector such as a heart wall or blood cell, the ultrasonic frequency is subjected to Doppler shift.

被検体の組織や血球にて反射した超音波反射波(受信超音波)は、超音波プローブ20の圧電振動子によって受信されて電気信号(受信信号)に変換され、この受信信号は、受信部3におけるNチャンネルの独立なプリアンプ44にて増幅されてNチャンネルの受信遅延回路45に送られる。   The reflected ultrasonic wave (received ultrasonic wave) reflected by the tissue or blood cell of the subject is received by the piezoelectric vibrator of the ultrasonic probe 20 and converted into an electric signal (received signal). 3 is amplified by an N-channel independent preamplifier 44 and sent to an N-channel reception delay circuit 45.

受信遅延回路45は、所定の深さからの超音波を収束するための集束用遅延時間と、前記第1の走査方向に強い受信指向性をもたせて受信するための偏向用遅延時間を前記受信信号に与えた後、加算器46に送る。そして、加算器46は、受信遅延回路45から出力されるNチャンネルの受信信号を加算合成し、1つの受信信号に纏めた後、Bモードデータ生成部4に供給する。   The reception delay circuit 45 receives the convergence delay time for converging the ultrasonic waves from a predetermined depth and the deflection delay time for receiving with a strong reception directivity in the first scanning direction. After giving the signal, it is sent to the adder 46. The adder 46 adds and synthesizes the N-channel reception signals output from the reception delay circuit 45, combines them into one reception signal, and supplies the reception signal to the B-mode data generation unit 4.

Bモードデータ生成部4に供給された加算器46の出力信号は、対数変換、包絡線検波、A/D変換がなされた後、図1のデータ記憶部8におけるBモード画像データ記憶領域に保存される。   The output signal of the adder 46 supplied to the B-mode data generation unit 4 is subjected to logarithmic conversion, envelope detection, and A / D conversion, and then stored in the B-mode image data storage area in the data storage unit 8 of FIG. Is done.

一方、カラードプラ画像データの生成においては、受信信号のドプラ偏移を求めるために上述と同様な手順によって、前記第1の走査方向に連続して複数回(L回)の超音波送受信を行ない、このとき得られた受信信号に対して周波数解析を行なう。   On the other hand, in the generation of color Doppler image data, ultrasonic transmission / reception is continuously performed a plurality of times (L times) in the first scanning direction by the same procedure as described above to obtain the Doppler shift of the received signal. The frequency analysis is performed on the received signal obtained at this time.

即ち、送受信部40によって第1の走査方向に対してカラードプラ用の最初の超音波送受信を行なって得られた受信信号は、前記加算器46からドプラ信号検出部5に供給され、ミキサ55−1、55−2及びLPF56−1、56−2によって直交位相検波されて2チャンネルの複素信号に変換される。そして、この複素信号の実成分、及び虚成分の各々は、カラードプラデータ生成部6のA/D変換器57にてデジタル信号に変換された後、ドプラ信号記憶部58に保存される。前記第1の走査方向に対する2回目乃至L回目の超音波送受波によって得られた受信信号についても同様な処理を行なって複素信号を収集し、ドプラ信号記憶回路225に保存する。   That is, the reception signal obtained by performing the first ultrasonic transmission / reception for color Doppler in the first scanning direction by the transmission / reception unit 40 is supplied from the adder 46 to the Doppler signal detection unit 5, and the mixer 55- 1, 55-2 and LPFs 56-1, 56-2 are subjected to quadrature phase detection and converted into a two-channel complex signal. Each of the real component and the imaginary component of the complex signal is converted into a digital signal by the A / D converter 57 of the color Doppler data generation unit 6 and then stored in the Doppler signal storage unit 58. Similar processing is performed on the received signals obtained by the second to Lth ultrasonic transmission / reception in the first scanning direction to collect complex signals and store them in the Doppler signal storage circuit 225.

第1の走査方向に対するL回の超音波送受信によって得られた複素信号のドプラ信号記憶部58への保存が終了したならば、システム制御部17は、ドプラ信号記憶部58に保存されている複素信号の中から所定位置(深さ)に対応した複素信号成分を順次読み出し、MTIフィルタ59に供給する。そして、MTIフィルタ59は、供給された複素信号成分に対してフィルタ処理を行ない、例えば心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分(クラッタ成分)を排除し、血流の流れに起因する血流ドプラ成分のみを抽出する。   When the storage of the complex signal obtained by L ultrasonic transmission / reception in the first scanning direction in the Doppler signal storage unit 58 is completed, the system control unit 17 stores the complex signal stored in the Doppler signal storage unit 58. Complex signal components corresponding to a predetermined position (depth) are sequentially read out from the signal and supplied to the MTI filter 59. The MTI filter 59 performs a filtering process on the supplied complex signal component, eliminates a tissue Doppler component (clutter component) caused by a motion of a tissue such as a myocardium, and the blood flow caused by the blood flow. Extract only Doppler components.

血流ドプラ成分が抽出された前記複素信号の供給を受けた自己相関演算器60は、この複素信号を用いて自己相関処理を行ない、更に、自己相関処理結果に基づいて血流の平均速度値や分散値、あるいはパワー値などを算出する。このような演算を、超音波送受波方向の他の位置(深さ)に対しても行ない、算出された第1の走査方向における、血流の平均速度値、分散値あるいはパワー値などを図1のデータ記憶部8におけるカラードプラ画像データ記憶領域に保存する。   The autocorrelation calculator 60 that has received the complex signal from which the blood flow Doppler component has been extracted performs autocorrelation processing using the complex signal, and further, based on the autocorrelation processing result, the average velocity value of the blood flow And variance value or power value are calculated. Such calculation is also performed on other positions (depths) in the ultrasonic wave transmission / reception direction, and the calculated average velocity value, variance value, power value, etc. of the blood flow in the first scanning direction are shown. 1 is stored in the color Doppler image data storage area in the data storage unit 8.

次いで、システム制御部17は、第2の走査方向(θ2)乃至第Mの走査方向(θM)に対しても同様な超音波送受波を行なう。そして、このとき得られたBモード画像データ及びカラードプラ画像データは、データ記憶部8におけるBモード画像データ領域、及びカラードプラ画像データ領域に保存される。   Next, the system control unit 17 performs the same ultrasonic wave transmission / reception in the second scanning direction (θ2) to the Mth scanning direction (θM). The B-mode image data and color Doppler image data obtained at this time are stored in the B-mode image data area and the color Doppler image data area in the data storage unit 8.

一方、上述の第1の走査方向乃至第Mの走査方向に対するBモード用あるいはカラードプラ用の超音波送受波と交互して、ドプラスペクトラムデータを収集するための超音波送受波が初期設定された方向(θD)に対して、例えば周期2Trで順次行なわれる。この場合も、カラードプラ用の超音波送受波と同様の手順によってθD方向に対して超音波送受信を行ない、加算器46の出力信号(受信信号)をドプラ信号検出部5に供給する。   On the other hand, an ultrasonic wave transmission / reception for collecting Doppler spectrum data is initialized, alternately with the B-mode or color Doppler ultrasonic wave transmission / reception for the first to Mth scanning directions. For the direction (θD), for example, it is sequentially performed with a period of 2Tr. Also in this case, ultrasonic transmission / reception is performed in the θD direction by the same procedure as the color Doppler ultrasonic transmission / reception, and the output signal (reception signal) of the adder 46 is supplied to the Doppler signal detection unit 5.

そして、ドプラ信号検出部5は、既に図3において述べたように、前記受信信号に対して直交位相検波を行なって得られる複素信号をスペクトラムデータ生成部7のSH61に供給する(図8のステップS2)。一方、SH61には、初期設定されたレンジゲート位置Lgに対応したサンプリングパルスがシステム制御部17より供給され、このサンプリングパルスに基づいて上記複素信号がサンプルホールドされる。そして、走査方向θDに対して周期Trで複数回行なわれる超音波送受波によって得られたSH61の出力は、HPF62において平滑化された後、A/D変換器63においてデジタル信号に変換され、FFT分析器64の図示しない記憶回路に保存される。   Then, as already described in FIG. 3, the Doppler signal detection unit 5 supplies a complex signal obtained by performing quadrature detection on the received signal to the SH 61 of the spectrum data generation unit 7 (step of FIG. 8). S2). On the other hand, a sampling pulse corresponding to the initially set range gate position Lg is supplied from the system controller 17 to the SH 61, and the complex signal is sampled and held based on the sampling pulse. Then, the output of SH 61 obtained by ultrasonic transmission / reception performed a plurality of times in the cycle Tr with respect to the scanning direction θD is smoothed by the HPF 62, then converted into a digital signal by the A / D converter 63, and FFT is performed. The data is stored in a storage circuit (not shown) of the analyzer 64.

そして、FFT分析器64の図示しない演算回路は、図4において述べたように、連続して収集されるドプラ信号に対して所定時間(ΔT)づつシフトした区間を複数設定し、これらの区間におけるドプラ信号に対してFFT分析を行なってドプラスペクトラムデータを生成する(図8のステップS3)。   The arithmetic circuit (not shown) of the FFT analyzer 64 sets a plurality of sections shifted by a predetermined time (ΔT) with respect to continuously collected Doppler signals, as described in FIG. FFT analysis is performed on the Doppler signal to generate Doppler spectrum data (step S3 in FIG. 8).

即ち、FFT分析器64の演算回路は、図4(a)に示すように、レートパルス周期Trの2倍の周期で得られた離散的なドプラ信号に対して、例えばq1乃至qmのm個の信号成分を読み出してFFT分析を行ない、スペクトラム成分p1乃至pmから構成されるドプラスペクトラムデータB1を算出する。そして、算出されたドプラスペクトラムデータB1は、データ記憶部8に供給されて保存されると共に、血流評価部30のトレース波形生成部9に供給され、図5に示した方法によって最大周波数fp(最大流速Vp)と平均周波数fc(平均流速Vc)が算出される。そして、前記最大流速Vpと平均流速Vcはデータ記憶部8に保存される(図8のステップS4)。   That is, as shown in FIG. 4A, the arithmetic circuit of the FFT analyzer 64 has, for example, m pieces of q1 to qm with respect to discrete Doppler signals obtained with a period twice the rate pulse period Tr. The signal components are read out and subjected to FFT analysis to calculate Doppler spectrum data B1 composed of spectrum components p1 to pm. Then, the calculated Doppler spectrum data B1 is supplied to and stored in the data storage unit 8 and is also supplied to the trace waveform generation unit 9 of the blood flow evaluation unit 30, and the maximum frequency fp ( The maximum flow velocity Vp) and the average frequency fc (average flow velocity Vc) are calculated. The maximum flow velocity Vp and the average flow velocity Vc are stored in the data storage unit 8 (step S4 in FIG. 8).

以下、同様にして、図4に示した時間ΔT後、時間2ΔT後、時間3ΔT後・・・のm個のドプラ信号成分に対して、スペクトラムデータ生成部7のFFT分析器64はドプラスペクトラムデータB2,B3,B4・・・の算出を行ない、血流評価部30のトレース波形生成部9は、これらのドプラスペクトラムデータに対して最大流速Vpと平均流速Vcを算出する。そして、算出されたドプラスペクトラムデータB2,B3,B4・・と、その最大流速Vpあるいは平均流速Vcはデータ記憶部8に保存される。   Similarly, the FFT analyzer 64 of the spectrum data generation unit 7 performs Doppler spectrum data for m Doppler signal components after time ΔT, time 2ΔT, time 3ΔT, and so on shown in FIG. B2, B3, B4... Are calculated, and the trace waveform generation unit 9 of the blood flow evaluation unit 30 calculates the maximum flow velocity Vp and the average flow velocity Vc for these Doppler spectrum data. The calculated Doppler spectrum data B2, B3, B4... And the maximum flow velocity Vp or the average flow velocity Vc are stored in the data storage unit 8.

従って、データ記憶部8のドプラスペクトラムデータ記憶領域では、ドプラスペクトラムデータの時間的変化を2次元データとして示したドプラスペクトラム画像データと、前記ドプラスペクトラムデータに対して算出された最大流速Vpあるいは平均流速Vcの時間的変化を示すトレース波形データCp及びCcが逐次保存される(図8のステップS5)。   Accordingly, in the Doppler spectrum data storage area of the data storage unit 8, Doppler spectrum image data showing temporal changes of Doppler spectrum data as two-dimensional data, and the maximum flow velocity Vp or average flow velocity calculated for the Doppler spectrum data. Trace waveform data Cp and Cc indicating temporal changes in Vc are sequentially stored (step S5 in FIG. 8).

次いで、血流評価部30のPS/ED検出部10は、データ記憶部8から、例えば、トレース波形データCpを読み出し、このトレース波形データCpに対してPS及びEDを設定する。そして、設定されたPS及びEDの位置情報をデータ記憶部8に保存すると共に、トレース波形データCpと共にパラメータ計測部11に供給する(図8のステップS6)。   Next, the PS / ED detection unit 10 of the blood flow evaluation unit 30 reads, for example, the trace waveform data Cp from the data storage unit 8, and sets PS and ED for the trace waveform data Cp. Then, the set position information of PS and ED is stored in the data storage unit 8 and supplied to the parameter measurement unit 11 together with the trace waveform data Cp (step S6 in FIG. 8).

一方、パラメータ計測部11は、トレース波形Cpにおいて次々に設定されるEDの間隔(ED−ED間隔)の長さからHRを、又、ED−ED間隔におけるトレース波形において得られる最大値h1、最小値h2、及び平均値h0を式(2)に代入することによって、PI及びRIを逐次計測し、これらの計測結果をデータ記憶部8に保存する(図8のステップS7)。   On the other hand, the parameter measurement unit 11 calculates HR from the length of the ED interval (ED-ED interval) successively set in the trace waveform Cp, and the maximum value h1 and minimum obtained in the trace waveform at the ED-ED interval. By substituting the value h2 and the average value h0 into the equation (2), PI and RI are sequentially measured, and these measurement results are stored in the data storage unit 8 (step S7 in FIG. 8).

従って、データ記憶部8には、リアルタイムで生成されるBモード画像データ、カラードプラ画像データ、及びドプラスペクトラム画像データの他に、前記ドプラスペクトラム画像データに対応したトレース波形データやPS/EDの位置情報、更には診断パラメータの計測結果が所定期間分保存される。   Therefore, in the data storage unit 8, in addition to the B-mode image data, color Doppler image data, and Doppler spectrum image data generated in real time, the trace waveform data corresponding to the Doppler spectrum image data and the position of the PS / ED are stored. Information and further measurement results of diagnostic parameters are stored for a predetermined period.

以上述べた手順によって、データ記憶部8に保存された上述の各データは、合成されて表示部15に表示される。即ち、データ記憶部8のBモード画像データ記憶領域に保存されているBモード画像データと、カラードプラ画像データ記憶領域に保存されているカラードプラ画像データは合成され、図7に示したモニタの画像表示領域200に表示される。又、ドプラスペクトラム画像データにはトレース波形データとPS/EDの位置を示すマーカが重畳されてトレース波形表示領域300に表される。更に、診断パラメータのHRやPI、更にはRI等の最新計測値は計測値表示領域400に表示される。   By the procedure described above, the above-described data stored in the data storage unit 8 are combined and displayed on the display unit 15. That is, the B-mode image data stored in the B-mode image data storage area of the data storage unit 8 and the color Doppler image data stored in the color Doppler image data storage area are combined, and the monitor shown in FIG. It is displayed in the image display area 200. The Doppler spectrum image data is displayed in the trace waveform display area 300 by superimposing the trace waveform data and a marker indicating the position of PS / ED. Further, the latest measurement values such as the diagnostic parameters HR and PI, and RI are displayed in the measurement value display area 400.

即ち、システム制御部17は、所定の時間間隔でデータ記憶部8の各データを読み出して表示部15の表示用データメモリに供給し、予め定められた表示フォーマットに従って合成する。そして、これらのデータを変換回路に供給し、D/A変換やTVフォーマット変換などを行なってモニタに表示する(図8のステップS6)。   That is, the system control unit 17 reads out each data in the data storage unit 8 at a predetermined time interval, supplies it to the display data memory of the display unit 15, and synthesizes it according to a predetermined display format. Then, these data are supplied to the conversion circuit, and D / A conversion and TV format conversion are performed and displayed on the monitor (step S6 in FIG. 8).

次に、データ記憶部8に一旦保存されたトレース波形の表示部15におけるフリーズ表示方法につき図9及び図10を用いて説明する。但し、これらの図では説明を簡単にするために最大流速Vpのトレース波形Cpのみについて示しているが、実際の場合には、図7のトレース波形表示領域300に示すように、ドプラスペクトラム画像Dsにトレース波形Cpあるいはトレース波形Ccを重畳表示することが好適である。   Next, a freeze display method in the trace waveform display unit 15 once stored in the data storage unit 8 will be described with reference to FIGS. However, in these figures, only the trace waveform Cp of the maximum flow velocity Vp is shown for the sake of simplicity, but in the actual case, as shown in the trace waveform display area 300 of FIG. 7, the Doppler spectrum image Ds. It is preferable to display the trace waveform Cp or the trace waveform Cc in a superimposed manner.

図9(a)は、ムービングバーMBを用いたトレース波形のリアルタイム表示方法であり、例えば、左端から右端に向かって所定の速度で移動するムービングバーMBの位置において古いトレース波形データは新しいトレース波形データに更新される。例えば、ムービングバーMBの移動に伴って、リアルタイム計測された最大流速Vpのトレース波形CpとPSマーカ及びEDマーカがPS1,ED1、PS2,ED2,PS3の順に表示される。そして、PS3の時点で右端部に到達したムービングバーMBは左端部に戻り、引き続いて右端部に向かって移動しながら既に表示されているトレース波形とPSマーカ及びEDマーカを、PS3以降に新たに計測されるトレース波形とPSマーカ及びEDマーカに更新する。   FIG. 9A shows a real-time display method of a trace waveform using the moving bar MB. For example, old trace waveform data is a new trace waveform at the position of the moving bar MB that moves at a predetermined speed from the left end to the right end. Updated to data. For example, as the moving bar MB moves, the trace waveform Cp of the maximum flow velocity Vp measured in real time, the PS marker, and the ED marker are displayed in the order of PS1, ED1, PS2, ED2, and PS3. Then, the moving bar MB that has reached the right end at the time of PS3 returns to the left end, and the trace waveform, PS marker, and ED marker that are already displayed while moving toward the right end are newly updated after PS3. The trace waveform to be measured is updated to the PS marker and ED marker.

一方、血流評価部30のパラメータ計測部11は、トレース波形Cpにおいて最新EDであるED2が表示された時点で、このED2とED1の区間で決定される1心拍区間においてHR,PI、あるいはRI等の診断パラメータを計測する。そして、データ記憶部8に既に保存されている古い計測値、即ち、ED1と図示しないED0との区間で計測された診断パラメータの値を上記の新しい計測値に更新し、更新されたHR,PI、あるいはRI等は、図7に示した診断パラメータの計測値表示領域400において新たに表示される。   On the other hand, the parameter measurement unit 11 of the blood flow evaluation unit 30 displays HR, PI, or RI in one heartbeat interval determined by the interval between ED2 and ED1 when the latest ED2 is displayed in the trace waveform Cp. Measure diagnostic parameters such as Then, the old measured value already stored in the data storage unit 8, that is, the value of the diagnostic parameter measured in the section between ED1 and ED0 (not shown) is updated to the new measured value, and the updated HR, PI Alternatively, RI or the like is newly displayed in the measured value display area 400 of the diagnostic parameter shown in FIG.

このようにして、パラメータ計測部11は、ムービングバーMBの移動に伴って新しいEDが得られたならば、このEDから1心拍区間溯ったED−ED区間において診断パラメータの最新計測を行ない、診断パラメータの計測値表示領域400において既に表示されている旧計測値を前記最新計測値に更新する。   In this way, when a new ED is obtained as the moving bar MB moves, the parameter measurement unit 11 performs the latest measurement of the diagnostic parameter in the ED-ED section that is one heartbeat section away from the ED, and performs the diagnosis. The old measurement value already displayed in the parameter measurement value display area 400 is updated to the latest measurement value.

次に、図9(b)は、上述のリアルタイム表示されるトレース波形を静止(フリーズ)させて観測する場合の第1の表示方法を示しており、この表示方法は、診断パラメータの計測値表示領域400において表示される診断パラメータの最新計測値が計測されたED−ED区間のトレース波形を高輝度表示(ハイライト表示)することを特徴としている。   Next, FIG. 9B shows a first display method when the trace waveform displayed in real time is stopped (frozen) and observed, and this display method displays the measured value of the diagnostic parameter. The trace waveform of the ED-ED section in which the latest measured value of the diagnostic parameter displayed in the region 400 is measured is displayed with high luminance (highlight display).

トレース波形のフリーズ表示に際して、操作者は、リアルタイム表示されるトレース波形の観察中に、所望のタイミングでフリーズ表示コマンドを入力部16より入力し(図8のステップS8)、更に、ハイライト表示コマンドを同じ入力部16より入力する(図8のステップS9)。これらのコマンド信号を受信したシステム制御部17は、表示部15の表示用データメモリに対して制御信号を供給し、MBの位置を基準として表示部15のモニタに同時表示可能な心拍区間数のトレース波形データ(例えば、図9(b)におけるPS1からMBまでのトレース波形)をデータ記憶部8から読み出し、表示部15の表示用データメモリのトレース波形データ記憶領域に保存する。   At the time of freeze display of the trace waveform, the operator inputs a freeze display command from the input unit 16 at a desired timing while observing the trace waveform displayed in real time (step S8 in FIG. 8), and further, a highlight display command. Are input from the same input unit 16 (step S9 in FIG. 8). Upon receiving these command signals, the system control unit 17 supplies a control signal to the display data memory of the display unit 15 and sets the number of heartbeat intervals that can be displayed simultaneously on the monitor of the display unit 15 with reference to the MB position. Trace waveform data (for example, trace waveforms from PS1 to MB in FIG. 9B) is read from the data storage unit 8 and stored in the trace waveform data storage area of the display data memory of the display unit 15.

次いで、得られた前記トレース波形データにおいて最新EDであるED2から1心拍区間溯ったED1−ED2区間(即ち、診断パラメータの最新計測が行なわれた区間)のトレース波形データにおける輝度信号の大きさを変更する。   Next, the magnitude of the luminance signal in the trace waveform data in the ED1-ED2 section (that is, the section in which the latest measurement of the diagnostic parameter was performed) one heartbeat section from the latest ED ED2 in the obtained trace waveform data is obtained. change.

上述の手順によって生成されたトレース波形データを表示部15の変換回路を介してモニタに表示することによって、図8(b)に示すように、診断パラメータの最新計測が行なわれたED−ED区間のトレース波形がハイライト表示される(図8のステップS10)。   By displaying the trace waveform data generated by the above-described procedure on the monitor via the conversion circuit of the display unit 15, as shown in FIG. 8B, the ED-ED section in which the latest measurement of the diagnostic parameter is performed. The trace waveform is highlighted (step S10 in FIG. 8).

次に、図10(a)は、図9(a)と同様にムービングバーMBを用いたトレース波形のリアルタイム表示方法であるため、その説明を省略する。一方、図10(b)は、このリアルタイム表示されたトレース波形を静止(フリーズ)させて観測する場合の第2の表示方法を示しており、この表示方法は、最新の診断パラメータが計測されたED−ED区間が、トレース波形表示領域300の右端部に位置するような表示(スクロールバック表示)が自動的に行なわれることを特徴としている。   Next, FIG. 10 (a) shows a trace waveform real-time display method using the moving bar MB as in FIG. 9 (a), and a description thereof will be omitted. On the other hand, FIG. 10 (b) shows a second display method in the case of observing the trace waveform displayed in real time while being frozen (freeze), and this display method measured the latest diagnostic parameters. A display (scrollback display) is automatically performed so that the ED-ED section is positioned at the right end of the trace waveform display region 300.

この場合、操作者は、リアルタイム表示されるトレース波形の観察中に、所望のタイミングでフリーズ表示コマンドを入力部16より入力し(図8のステップS7)、更に、スクロールバック表示コマンドを同じ入力部16より入力する(図8のステップS8)。これらのコマンド信号を受信したシステム制御部17は、表示部15の表示用データメモリに対して制御信号を供給して、最新のEDが設定された位置を基準として表示部15のモニタに同時表示可能な複数心拍区間数のトレース波形データをデータ記憶部8から読み出し、表示部15の表示用データメモリのトレース波形データ記憶領域に保存する。   In this case, the operator inputs a freeze display command from the input unit 16 at a desired timing while observing the trace waveform displayed in real time (step S7 in FIG. 8), and further, the scroll back display command is input to the same input unit. 16 (step S8 in FIG. 8). Upon receiving these command signals, the system control unit 17 supplies control signals to the display data memory of the display unit 15 and simultaneously displays them on the monitor of the display unit 15 based on the position where the latest ED is set. Trace waveform data of a plurality of possible heart rate intervals is read from the data storage unit 8 and stored in the trace waveform data storage area of the display data memory of the display unit 15.

上述の手順によって生成されたトレース波形データを表示部15の変換回路を介してモニタに表示することによって、図10(b)に示すように、診断パラメータの最新計測が行なわれたED−ED区間が常にトレース波形表示領域300の右端部になるようなトレース波形が表示される(図8のステップS10)。   By displaying the trace waveform data generated by the above-described procedure on the monitor via the conversion circuit of the display unit 15, as shown in FIG. 10B, the ED-ED section in which the latest measurement of the diagnostic parameter is performed. Is always displayed at the right end of the trace waveform display area 300 (step S10 in FIG. 8).

以上述べたように、本実施例によれば、トレース波形を静止して詳細な観察を行なう場合、診断パラメータが最新計測された区間がハイライト表示あるいはスクロールバック表示により容易に認識できるため、診断パラメータの計測における信頼性を当該トレース波形から容易に把握することができ、診断効率を向上させることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, when the trace waveform is stopped and the detailed observation is performed, the section in which the latest diagnostic parameter is measured can be easily recognized by highlight display or scroll back display. The reliability in parameter measurement can be easily grasped from the trace waveform, and the diagnostic efficiency can be improved.

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、本実施例では、診断パラメータとしてHR、PI、及びRIを例に説明したが、他の診断パラメータであってもよい。又、これらの診断パラメータの計測においてドプラスペクトラムの最大流速Vpのトレース波形Cpを主に用いたが、平均流速Vcのトレース波形Cc、あるいは他のトレース波形であってもよい。   As mentioned above, although the Example of this invention has been described, this invention is not limited to said Example, It can change and implement. For example, in the present embodiment, HR, PI, and RI have been described as examples of diagnostic parameters, but other diagnostic parameters may be used. In the measurement of these diagnostic parameters, the trace waveform Cp of the maximum flow velocity Vp of the Doppler spectrum is mainly used, but the trace waveform Cc of the average flow velocity Vc or another trace waveform may be used.

一方、トレース波形に表示されるPS及びEDは、上述のマーカに限定されるものではなく、例えば、文字や記号を用いて識別することも可能である。更に、トレース波形表示領域300では、ドプラスペクトラム画像上にトレース波形データが重畳される場合について述べたが、トレース波形データのみの表示やトレース波形データとドプラスペクトラム画像データを分離して表示する方法であってもよい。   On the other hand, PS and ED displayed in the trace waveform are not limited to the above-described markers, and can be identified using characters and symbols, for example. Furthermore, in the trace waveform display area 300, the case where the trace waveform data is superimposed on the Doppler spectrum image has been described, but only the trace waveform data is displayed or the trace waveform data and the Doppler spectrum image data are displayed separately. There may be.

更に、上述の実施例における心拍区間の設定はED−ED間隔で行なったが、例えばPS−PS間隔など他の設定方法であってもよい。   Furthermore, although the setting of the heartbeat interval in the above-described embodiment is performed at the ED-ED interval, other setting methods such as a PS-PS interval may be used.

又、図1に示したように、心電計や脳波計などの生体信号計測装置などを別途備え、PS/ED検出器10における心拍区間の計測が困難な場合には、前記生体信号計測装置などが供給する生体信号から心拍区間の区間を設定し、このとき設定された区間に基づいて診断パラメータの計測や、トレース波形のハイライト表示あるいはスクロールバック表示を行なってもよい。   In addition, as shown in FIG. 1, a biological signal measuring device such as an electrocardiograph or an electroencephalograph is separately provided, and when it is difficult to measure a heartbeat interval in the PS / ED detector 10, the biological signal measuring device A heartbeat interval may be set from a biological signal supplied by the user, and a diagnostic parameter may be measured, or a trace waveform may be highlighted or scrolled back based on the set interval.

更に、上述のハイライト表示やスクロールバック表示は、トレース波形データのフリーズ表示に限定されるものではなく、リアルタイム表示において行なってもよい。   Furthermore, the above-described highlight display and scroll back display are not limited to freeze display of trace waveform data, and may be performed in real time display.

本発明の実施例における超音波ドプラ診断装置の全体構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing the overall configuration of an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. 同実施例における送受信部及びデータ処理部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the transmission / reception part and data processing part in the Example. 同実施例におけるドプラ信号検出部と、スペクトラムデータ生成部の基本動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the basic operation | movement of the Doppler signal detection part in the Example, and a spectrum data generation part. 同実施例のFFT分析方法を示す図。The figure which shows the FFT analysis method of the Example. 同実施例におけるドプラスペクトラムの最大周波数成分及び平均周波数成分の算出方法を示す図。The figure which shows the calculation method of the maximum frequency component and average frequency component of a Doppler spectrum in the Example. 同実施例におけるドプラスペクトラムデータとトレース波形の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the Doppler spectrum data and trace waveform in the Example. 同実施例の表示部における表示方法の具体例を示す図。The figure which shows the specific example of the display method in the display part of the Example. 同実施例における診断パラメータの計測手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the measurement procedure of the diagnostic parameter in the Example.

トレース波形のリアルタイム表示法と第1のフリーズ表示法を示す図。
同実施例におけるトレース波形のリアルタイム表示法と第1のフリーズ表示法を示す図。 同実施例におけるトレース波形のリアルタイム表示法と第2のフリーズ表示法を示す図。
The figure which shows the real-time display method and 1st freeze display method of a trace waveform.
The figure which shows the real-time display method and 1st freeze display method of the trace waveform in the Example. The figure which shows the real-time display method and 2nd freeze display method of the trace waveform in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1…基準信号発生部
2…送信部
3…受信部
4…Bモードデータ生成部
5…ドプラ信号検出部
6…カラードプラデータ生成部
7…スペクトラムデータ生成部
8…データ記憶部
9…トレース波形生成部
10…PS/ED検出部
11…パラメータ計測部
15…表示部
16…入力部
20…超音波プローブ
30…血流評価部
40…送受信部
50…データ生成部
60…ECGユニット
100…超音波ドプラ診断装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reference signal generation part 2 ... Transmission part 3 ... Reception part 4 ... B-mode data generation part 5 ... Doppler signal detection part 6 ... Color Doppler data generation part 7 ... Spectrum data generation part 8 ... Data storage part 9 ... Trace waveform generation Unit 10 PS / ED detector 11 Parameter measurement unit 15 Display unit 16 Input unit 20 Ultrasonic probe 30 Blood flow evaluation unit 40 Transmission / reception unit 50 Data generation unit 60 ECG unit 100 Ultrasonic Doppler Diagnostic equipment

Claims (13)

被検体に対し超音波送受波を行なって得られた受信信号に対して、所望のレンジゲート位置を設定してドプラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、
前記ドプラ信号に対して、時系列的に複数のスペクトラムデータを生成するスペクトラムデータ生成手段と、
前記複数のスペクトラムデータの各々において所望の特徴量を検出し、この特徴量の時間的変化をトレース波形データとして生成するトレース波形データ生成手段と、
前記トレース波形データを表示するトレース波形表示手段と、
前記トレース波形データに対して複数の心拍区間を設定する区間設定手段と、
前記複数の心拍区間の中の所定心拍区間において診断パラメータを計測する診断パラメータ計測手段と、
計測された前記診断パラメータの値を表示する診断パラメータ表示手段を備え、
前記トレース波形表示手段は、前記診断パラメータが計測された前記所定心拍区間のトレース波形データを強調表示することを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
Doppler signal detection means for detecting a Doppler signal by setting a desired range gate position with respect to a reception signal obtained by performing ultrasonic transmission / reception on a subject;
Spectrum data generating means for generating a plurality of spectrum data in time series for the Doppler signal,
Trace waveform data generating means for detecting a desired feature amount in each of the plurality of spectrum data and generating a temporal change of the feature amount as trace waveform data;
Trace waveform display means for displaying the trace waveform data;
Section setting means for setting a plurality of heartbeat sections for the trace waveform data;
Diagnostic parameter measuring means for measuring a diagnostic parameter in a predetermined heart beat section of the plurality of heart beat sections;
Diagnostic parameter display means for displaying the value of the measured diagnostic parameter;
The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus characterized in that the trace waveform display means highlights the trace waveform data of the predetermined heartbeat interval in which the diagnostic parameter is measured.
前記トレース波形データ生成手段は、前記スペクトラムデータにおける最大周波数、又は平均周波数の少なくとも一方のトレース波形データを生成することを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。   2. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the trace waveform data generating unit generates trace waveform data of at least one of a maximum frequency and an average frequency in the spectrum data. 前記トレース波形表示手段は、前記診断パラメータ表示手段によって表示される前記診断パラメータの値が計測された前記所定心拍区間における前記トレース波形データを強調表示することを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。   The ultrasonic wave according to claim 1, wherein the trace waveform display means highlights the trace waveform data in the predetermined heartbeat interval in which the value of the diagnostic parameter displayed by the diagnostic parameter display means is measured. Doppler diagnostic device. 前記トレース波形データのフリーズ表示選択手段を備え、前記トレース波形表示手段は、前記フリーズ表示選択手段によってフリーズ表示された前記トレース波形データにおいて、前記診断パラメータの値が計測された前記所定心拍区間の前記トレース波形データを強調表示することを特徴とする請求項3記載の超音波ドプラ診断装置。   The trace waveform data includes a freeze display selection unit, and the trace waveform display unit includes the trace waveform data freeze-displayed by the freeze display selection unit. 4. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the trace waveform data is highlighted. 前記トレース波形表示手段によって行なわれる強調表示は、前記診断パラメータの値が計測された前記所定心拍区間の前記トレース波形データのハイライト表示であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の超音波ドプラ診断装置。   5. The highlighting performed by the trace waveform display means is a highlight display of the trace waveform data in the predetermined heartbeat interval in which the value of the diagnostic parameter is measured. Ultrasonic Doppler diagnostic device. 前記トレース波形表示手段によって行なわれる強調表示は、前記診断パラメータの値が計測された心拍区間の前記トレース波形のスクロールバック表示であることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の超音波ドプラ診断装置。   The ultrasonic wave according to claim 3 or 4, wherein the highlighting performed by the trace waveform display means is a scrollback display of the trace waveform in the heartbeat interval in which the value of the diagnostic parameter is measured. Doppler diagnostic device. 前記区間設定手段は、PS(Peak of Systolic)、又はED(End of Diastolic)の少なくとも何れか1つに基づいて前記心拍区間を設定することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the section setting means sets the heartbeat section based on at least one of PS (Peak of Systolic) and ED (End of Diastolic). 前記区間設定手段は、ECG計測手段によって前記被検体から収集された心電波形に基づいて前記心拍区間を設定することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。   The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the section setting unit sets the heartbeat section based on an electrocardiographic waveform collected from the subject by an ECG measurement unit. 前記診断パラメータ計測手段は、前記所定心拍区間における前記トレース波形データに基づいて、HR(Heart Rate),PI(Pulsatility Index),RI(Resistance Index)の少なくとも何れか1つについて計測することを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。   The diagnostic parameter measuring means measures at least one of HR (Heart Rate), PI (Pulsatility Index), and RI (Resistance Index) based on the trace waveform data in the predetermined heartbeat interval. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 1. 前記トレース波形データと前記診断パラメータの計測値は、前記トレース波形表示手段及び前記診断パラメータ表示手段によって同一画面上に表示されることを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。   2. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the trace waveform data and the measured value of the diagnostic parameter are displayed on the same screen by the trace waveform display means and the diagnostic parameter display means. 前記診断パラメータ表示手段は、前記区間設定手段によって前記トレース波形データに設定された最新心拍区間において計測された診断パラメータの値を表示することを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。   2. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the diagnostic parameter display means displays a value of a diagnostic parameter measured in a latest heart beat section set in the trace waveform data by the section setting means. 被検体に対し超音波送受波を行なって得られた受信信号に対して、所望のレンジゲート位置を設定してドプラ信号を検出するステップと、
前記ドプラ信号に対して、スペクトラムデータを生成するステップと、
前記スペクトラムデータにおいて所望の特徴量を検出し、この特徴量の時間的変化をトレース波形データとして生成するステップと、
前記トレース波形データに対して複数の心拍区間を設定するステップと、
前記複数の心拍区間の中の所定心拍区間において診断パラメータを計測すると共に、前記所定心拍区間における前記トレース波形データを強調表示するステップを
有することを特徴とした診断パラメータ計測方法。
A step of detecting a Doppler signal by setting a desired range gate position for a reception signal obtained by performing ultrasonic transmission / reception on a subject;
Generating spectrum data for the Doppler signal;
Detecting a desired feature amount in the spectrum data, and generating a temporal change of the feature amount as trace waveform data;
Setting a plurality of heartbeat intervals for the trace waveform data;
A diagnostic parameter measuring method comprising: measuring diagnostic parameters in a predetermined heart beat section of the plurality of heart beat sections and highlighting the trace waveform data in the predetermined heart beat section.
被検体に対し超音波送受波を行なって得られた受信信号に対して、所望のレンジゲート位置を設定してドプラ信号を検出するステップと、
前記ドプラ信号に対して、スペクトラムデータを生成するステップと、
前記スペクトラムデータにおいて所望の特徴量を検出し、この特徴量の時間的変化をトレース波形データとして生成するステップと、
前記トレース波形データに対して複数の心拍区間を設定するステップと、
前記複数の心拍区間の中の所定心拍区間において診断パラメータを計測するステップと、
前記トレース波形データと前記診断パラメータの最新計測結果をフリーズ表示すると共に、この最新計測結果が計測された前記所定心拍区間における前記トレース波形データを強調表示するステップを
有することを特徴とした診断パラメータ計測方法。
A step of detecting a Doppler signal by setting a desired range gate position for a reception signal obtained by performing ultrasonic transmission / reception on a subject;
Generating spectrum data for the Doppler signal;
Detecting a desired feature amount in the spectrum data, and generating a temporal change of the feature amount as trace waveform data;
Setting a plurality of heartbeat intervals for the trace waveform data;
Measuring a diagnostic parameter in a predetermined heartbeat interval of the plurality of heartbeat intervals;
Diagnostic parameter measurement comprising the steps of: freeze-displaying the latest measurement result of the trace waveform data and the diagnostic parameter, and highlighting the trace waveform data in the predetermined heartbeat interval where the latest measurement result is measured Method.
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