JP2005168585A - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドプラセグメント期間の時間幅を変更することにより、ユーザーの要求に応じて、ドプラ像等の画質等を自由に変更できる超音波ドプラ診断装置を提供する。
【解決手段】 ユーザーが入力部１５によりドプラセグメント期間の時間幅を指定すると、その時間幅に対応する信号が制御部１１に送信される。制御部１１はその時間幅に基づいて、送受信処理部２におけるドプラセグメント時間の時間幅を指定する。送受信処理部２は、指定された時間幅に応じてドプラセグメント期間の時間幅を変更し、その時間幅の間、ドプラモードで超音波ビームの送受信が行なわれる。また、時間幅に対応する信号は、ドプラモード処理部１４に入力され、ドプラ像を得る際にその時間幅に応じた処理がなされる。ドプラセグメント期間の時間幅を自由に変更することにより、ユーザーが要求する性能を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波ドプラ診断装置に関し、特に、ドプラスペクトラムを収集するドプラモードでのスキャンと、被検体の断層像を収集するＢモードあるいはＢカラーモード像（カラー断層像）でのスキャンとが交互に行なわれるセグメントスキャンを実行する超音波診断装置に関する。

超音波ドプラ診断装置において、被検体のドプラ像（ドプラスペクトラム）と、Ｂモード像（被検体の断層像）あるいはＢカラーモード像とを双方ともにリアルタイムで表示する方法が従来から知られている。

その方法として、図３（ａ）に示すインターリーブスキャンと、図３（ｂ）に示すようにセグメントスキャンとがある。図３（ａ）、（ｂ）において、「Ｂ」はＢモード（又はＢカラーモード）のスキャン、「Ｄ」はドプラモードのスキャンを表している。

図３（ａ）のインターリーブスキャンの一例では、４回に１回の割合でドプラモードのスキャンでの超音波ビームの送受信が行なわれる。一方、図３（ｂ）のセグメントスキャンの一例では、ドプラモードで超音波の送受信が所定回数繰り返される期間（以下、ドプラセグメント期間と称する。）と、Ｂモードで超音波ビームの送受信が所定回数繰り返される期間（非ドプラセグメント期間）とが交互に繰り返される。

インターリーブスキャンは、ドプラモードでのスキャンが常に一定のサンプリング期間で連続しているため、サンプル周波数は実際のレート周波数よりも高くできない。また、ドプラモードとＢモード（又はＢカラーモード）との間で互いの残留エコーによるアーティファクトが混入しやすいといった問題がある。

一方、セグメントスキャンでは、複数回ドプラモードのスキャンを行なうドプラセグメント期間と、複数回Ｂモード（又はＢカラーモード）のスキャンを行なう非ドプラセグメント期間とが交互に繰り返されているため、インターリーブスキャンの問題を回避することができるが、Ｂモードでのスキャン（Ｂカラーモードでのスキャン）の非ドプラセグメント期間にはドプラ信号が欠落するので、連続したドプラ信号を得ることができない。そのため、非ドプラセグメント期間のドプラ信号を補間する必要がある。

図２は、セグメントスキャンを実行する超音波ドプラ診断装置のドプラモード処理部の概略構成を示すブロック図である。超音波プローブ１を介して得られた超音波エコー信号を送受信処理部２で直交検波する。この直交検波により得られたベースバンドドプラ信号は、ウォールフィルタ３でクラッタ成分が除去される。ドプラセグメント期間のクラッタ成分が取り除かれたドプラ信号は、混合部４で、非ドプラセグメント期間に自己回帰型モデル発生部（ＡＲモデル発生部）５と予測信号発生部６とにより発生された予測信号（非ドプラセグメント期間を埋める補間信号）と混合（連結）され、連続信号として高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７に提供される

自己回帰型モデル発生部５では、ドプラセグメント期間で実際に収集されたドプラ信号に基づいてバーグ（Ｂｕｒｇ）の手法（ＭＥＭ法）等により、上記ＡＲモデルによる線形予測係数を求める。予測信号発生部６では、このＡＲモデルの線形予測係数に従って、非ドプラセグメント期間の予測信号を、ガウシアンノイズを信号源として発生する。尚、バーグ（Ｂｕｒｇ）の手法（ＭＥＭ法）に限らず、例えば米国特許５，４７６，０９７等に示されている補間方法を用いて補間を行ってもよい。

混合部４で混合された連続的なドプラ信号を高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７で周波数解析することにより、ドプラ像が求められる。このドプラ像は、混合部８を介して、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９で作成されるＢモード像又はＢカラーモード像と合成され、表示信号に変換されてモニタ１０に表示される。

上記のドプラ信号の予測機能は、一般的にＭＳＥ（Ｍｉｓｓｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）と呼ばれている。米国特許４，５５９，９５３等によると、生体内で定常とみなせる時間間隔は１０ｍｓ程度で、これが予測可能な最大限とされており、次のような予測誤差の発生が問題となる。

超音波ドプラ診断装置の場合、生体内の定常な信号に基づいて線形予測係数を計算し（ＡＲモデルを確定し）、非ドプラセグメント期間でドプラ信号が欠落した区間では、ガウシアンノイズを信号源としてＡＲモデルで線形予測した信号を発生している。この予測信号と実際の信号の差が誤差であり、定常過程の場合にはこの誤差が小さい。しかし、非定常過程の場合、当然、誤差が大きくなり、次のセグメントのスペクトラム画像と繋がりの悪い縦縞状のスペクトラム画像が発生する。

この傾向は、ＡＲパラメータ数が少ない（例えばレートが低い、ドプラのセグメント期間内のサンプル数が少ない）等の場合に顕著になる。これらを回避するには、レートを上げたり、ドプラセグメント期間内のサンプル数を増やしたりすれば良い。しかし、そのようにすると、ドプラの速度レンジを低くできない問題や、Ｂモード（又はＢカラーモード）のスキャンの間隔が開きすぎて、Ｂモード（特にＢカラーモード）にセグメント期間の時相差の縞が発生し、Ｂモード（又はＢカラーモード）像の画質が著しく劣化する弊害が発生する。

このような問題を回避するために、ドプラ信号に対して相関のある生体信号を用いてドプラ信号の予測誤差を低減する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１４９３７０号公報（［００１９］−［００３８］、図１）

以上のように、ドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを設定することにより、Ｂモード又はＢカラーモードの画質及びフレームレート等が決定される。ドプラ像の画質や、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質や、フレームレートは、それぞれが相関関係にある。そして、診断部位や、画像表示フォーマットや、ユーザーの要望を考慮すると、ドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを一意的に決定するのではなく、自由に変更できるものが期待される。

本願発明は上記の問題を解決するものであり、ドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを変更する変更手段を設けることにより、ユーザーの要求に応じて、ドプラモード、Ｂモード又はＢカラーモードの画質等を、自由に設定変更できる超音波ドプラ診断装置を提供するものである。

請求項１記載の発明は、ドプラモードで超音波ビームの送受信を行う第１のスキャンと、Ｂモード又はＢカラーモードで超音波ビームの送受信を行う第２のスキャンと、とを交互に実行するセグメントスキャン実行手段と、前記第１のスキャンの期間の時間幅と前記第２のスキャンの期間の時間幅とを変更させる変更手段と、前記第２のスキャンの期間におけるドプラ信号を予測する予測手段と、前記第１のスキャンの期間で発生するドプラ信号と、前記予測手段によって予測されたドプラ信号とからなる交互信号に対して周波数解析を行なう周波数解析手段と、を有することを特徴とする超音波ドプラ診断装置である。

ドプラモードでスキャンを実行する期間の時間幅（第１のスキャンの期間の時間幅）を変更すると、その時間幅に伴って得られるドプラ像の画質も変化する。つまり、時間幅を長くすれば、ドプラモードで超音波の送受信が繰り返される期間が長くなるため、画質は良くなる。一方、時間幅を短くすれば、ドプラモードで超音波の送受信が繰り返される期間が短くなるため、画質は悪化する。このように、ドプラモードでスキャンを実行する時間の時間幅を変更することにより、ユーザーが要求する画質を得ることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波ドプラ診断装置であって、前記変更手段は、前記第１のスキャンの期間の時間幅と前記第２のスキャンの期間の時間幅とを変更させるとともに、前記第２のスキャンの走査線密度、並列同時受信数、サンプル数、又はパルス繰り返し周波数の上限値のうち少なくとも一つを変更させることを特徴とするものである。

ドプラモードでスキャンを実行する期間の時間幅（第１のスキャン期間の時間幅）とＢモードスキャン又はＢカラーモードスキャンの期間の時間幅（第２のスキャンの期間の時間幅）を変更すると、その変更に応じてＢモード像（Ｂカラーモード像）の画質とフレームレートも変更する。このとき、Ｂモード（Ｂカラーモード）スキャンの走査線密度を変更することで、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質とフレームレートとを変化させる。走査線密度を少なくすると、フレームレートが向上し、リアルタイム性が良くなるが、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質は悪化する。一方、走査線密度を多くすると、フレームレートが悪化し、リアルタイム性が悪くなるが、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質は良くなる。このように、時間幅とともに走査線密度を変化させることにより、ユーザーが要求する画像を得ることができる。

また、Ｂモードスキャン又はＢカラーモードスキャンの並列同時受信数（第２のスキャンの期間の時間幅）を変更することで、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質とフレームレートとを変化させる。つまり、並列同時受信数を増やすと、一回の超音波の送信において、複数方向の超音波エコーが同時に受信される。そのことにより、フレームレートが向上し、リアルタイム性が良くなる。一方、並列同時受信数を減らすと、フレームレートが悪化し、リアルタイム性が悪くなる。このように、時間幅とともに並列同時受信数を変化させることとにより、ユーザーが要求する画像を得ることができる。

また、Ｂモードスキャン又はＢカラーモードスキャンのサンプル数（第２のスキャンの期間の時間幅）を変更することで、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質とフレームレートを変化させる。つまり、サンプル数を増やすと、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質は向上するが、リアルタイム性は悪化する。一方、サンプル数を減らすと、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質は悪化するが、リアルタイム性は向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の超音波ドプラ診断装置であって、前記第１のスキャンで得られたドプラ像、前記第２のスキャンで得られたＢモード像又はＢカラーモード像のうち少なくとも一つを所定の表示形式で表示する表示手段を有し、前記第１のスキャンの期間の時間幅、前記第２のスキャンの期間の時間幅、前記走査線密度、前記並列同時受信数、前記サンプル数又は前記パルス繰り返し周波数の上限値に応じて前記所定の表示形式を変更させることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波ドプラ診断装置であって、ドプラ像、Ｂモード像、又はＢカラーモード像の画像の性質に関する情報を入力する入力手段を有し、該入力手段により入力された前記情報に応じて、前記第１のスキャンの期間の時間幅、前記第２のスキャンの期間の時間幅、前記走査線密度、前記並列同時受信数、前記サンプル数又は前記パルス繰り返し周波数の上限値のうち少なくとも一つを変更することを特徴とするものである。

本願発明の超音波ドプラ診断装置によると、ドプラモードでスキャンを実行する期間の時間幅と、Ｂモードスキャン又はＢカラーモードスキャンを実行する期間の時間幅とを変更させる手段を設けて、時間幅を変更することにより、ユーザーの要求に応じて、ドプラモード及びＢモード（Ｂカラーモード）の画質とフレームレートとを、自由に設定変更することができる。更に、Ｂモード（Ｂカラーモード）スキャンの走査線密度等を変更させる手段を設けて、走査線密度等を変更させることにより、Ｂモード（Ｂカラーモード）の画像とフレームレートとを自由に設定変更することができる。そのことにより、超音波ドプラ診断装置を、診断の対象となる被検体の部位やユーザーの好みに応じて使用することができる。

以下、本願発明の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置の構成及び作用について図１乃至図６を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係る超音波ドプラ診断装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態に係る超音波ドプラ診断装置は、超音波プローブ１と、送受信処理部２と、Ｂモード処理部１２と、Ｂカラーモード処理部１３と、ドプラモード処理部１４と、ＤＳＣ９と、モニタ１０と、制御部１１と、入力部１５とからなる。

超音波プローブ１は、患者等の被検体に対して超音波を送信し、被検体内で反射した超音波をエコー信号として受信する。つまり被検体の撮像範囲に超音波を照射しながら電子走査をする一方、被検体内から反射された超音波エコーを受信する。この超音波プローブ１が、ドプラモードのスキャンと、Ｂモード（又はＢカラーモード）のスキャンとを交互に実行するセグメントスキャンを実行する。そのことにより、ドプラモードで超音波の送受信が所定回数繰り返される期間（ドプラセグメント期間）と、Ｂモード（又はＢカラーモード）で超音波の送受信が所定回数繰り返される期間（非ドプラセグメント期間）とが交互に繰り返される。尚、ドプラモードのスキャンが本願発明の「第１のスキャン」に相当し、Ｂモード（Ｂカラーモード）のスキャンが本願発明の「第２のスキャン」に相当する。また、ドプラセグメント期間が本願発明の「第１のスキャンの期間」に相当し、非ドプラセグメント期間が本願発明の「第２のスキャンの期間」に相当する。

送受信処理部２は、超音波プローブ１に電気信号を供給して超音波を発生させるとともに、超音波プローブ１が受信した超音波エコー信号を受信する。

Ｂモード処理部１２は、送受信処理部２から超音波エコー信号を受け、その信号に基づいてＢモード画像用のデータをリアルタイムで作成する。具体的には、受信した超音波エコー信号の遅延加算処理やＡ／Ｄ変換処理等の処理を行い、Ｂモード画像用のデータを作成する。Ｂカラーモード処理部１３もドプラモード処理部１４と同様な周波数解析を行ない、Ｂカラーモード画像用のデータをリアルタイムに生成する。

ドプラモード処理部１４は、送受信処理部２で受信された超音波エコー信号から位相変化情報を抽出し、リアルタイムで、速度、パワー値、分散といった撮像断面の各点に付随する流れの情報を算出する部分である。このドプラモード処理部１４の構成及び作用ついては後で詳述する。

入力部１５は、制御部１１に接続されており、ユーザーによる操作入力信号、例えば各パラメータ（ドプラセグメント期間の時間幅、非ドプラセグメント期間の時間幅、走査線密度、並列同時受信数、サンプル数等）の入力や、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）及びドプラ像を表示する際の表示フォーマットの設定が行なわれる。尚、入力部１５は、キーボード、マウス又はトラックボール等で構成されている。

制御部１１は、送受信処理部２の送受信制御を行なうとともに、Ｂモード処理部１２、Ｂカラーモード処理部１３及びドプラモード処理部１４の動作の制御を行なう。この制御部１１は、ＣＰＵとメモリとからなる。

具体的には、入力部１５で入力された各パラメータや表示フォーマットに対応する信号を受けて、その信号に基づき、送受信処理部２、Ｂモード処理部１２、Ｂカラーモード処理部１３及びドプラモード処理部１４の動作の制御を行なう。例えば、ドプラセグメント期間の時間幅に対応する信号を受けた場合、その信号に基づいて、送受信処理部２におけるドプラモードでのスキャンの期間の時間幅を設定する。

ＤＳＣ９は、Ｂモード処理部１２とＢカラーモード処理部１３とから、Ｂモード画像用のデータとＢカラーモード画像用のデータとを受けて、そのデータからＢモード画像及びＢカラーモード画像を生成する。そして、それらの画像をドプラモード処理部１４で求められるドプラ画像とともにモニタ１０に送信する。モニタ１０は、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）とドプラ像とを画面に表示する。

尚、本実施形態における超音波プローブ１が本願発明の「セグメントスキャン実行手段」に相当し、送受信処理部２が本願発明の「変更手段」に相当し、モニタ１０が本願発明の「表示手段」に相当する。

次に、本実施形態に係る超音波ドプラ診断装置のドプラモード処理部１４の構成について図２を参照しつつ説明する。このドプラモード処理部１４は、ウォールフィルタ３と、混合部４と、ＡＲモデル発生部５と、予測信号発生部６と、ＦＦＴ７とからなる。

超音波プローブ１を介して得られたエコー信号を送受信処理部２で直交検波する。この直交検波により得られたベースバンドドプラ信号は、ウォールフィルタ３でクラッタ成分が除去される。ドプラセグメント期間のクラッタ成分が取り除かれたドプラ信号は、混合部４で、非ドプラセグメント期間に自己回帰型モデル発生部（ＡＲモデル発生部）５と予測信号発生部６とにより発生された予測信号（非ドプラセグメント期間を埋める補間信号）と混合（連結）され、連続信号として高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７に提供される。

自己回帰型モデル発生部５では、ドプラセグメント期間で実際に収集されたドプラ信号に基づいてバーグ（Ｂｕｒｇ）の手法（ＭＥＭ法）等により、ＡＲモデルによる線形予測係数を求める。予測信号発生部６では、このＡＲモデルの線形予測係数に従って、非ドプラセグメント期間の予測係数を、ガウシアンノイズを信号源として発生する。

混合部４で混合された連続的はドプラ信号を高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７で周波数解析することにより、ドプラ像が求められる。このドプラ像は、混合部８を介して、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９で生成されたＢモード像及びＢカラーモード像と合成され、表示信号に変換されてモニタ１０に表示される。

尚、本実施形態におけるＡＲモデル発生部５と予測信号発生部６とが本願発明の「予測手段」に相当し、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７が本願発明の「周波数解析手段」に相当する。

また、本実施形態においては、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７で周波数解析を行なう前に混合部４でドプラ信号と予測信号とを混合したが、周波数解析を行なった後にそれらの信号を混合してもよい。

以上のような超音波ドプラ診断装置によれば、次のような作用を奏することが可能となる。

まず、ユーザーが、本実施形態に係る超音波ドプラ診断装置に設置されている入力部１５により、ドプラセグメント期間の時間幅を指定すると、その時間幅に対応する信号が制御部１１に送信される。そして、制御部１１はその時間幅に基づいて、送受信処理部２におけるドプラセグメント時間の時間幅を指定する。送受信処理部２は、指定された時間幅に応じてドプラセグメント期間の時間幅を変更し、その時間幅の間、ドプラモードで超音波ビームの送受信が行なわれる。

また、指定されたドプラセグメント期間の時間幅に対応する信号は、ドプラモード処理部１４に入力され、ドプラ像を得る際にその時間幅に応じた処理がなされる。

このように、ユーザーがドプラセグメント期間の時間幅を自由に設定（変更）することにより、ユーザーが期待する（重視する）性能を得ることができる。

ここで、ドプラセグメント期間の時間幅に応じてフレームレートとドプラ像とがどのように変化するのかを、図４を参照しつつ説明する。図４は、フレームレートとドプラ像との関係を示す図である。

図４（ａ）は、ドプラセグメント期間に比べて非ドプラセグメント期間が時間的に短い場合の図である。この場合、ドプラ信号が欠落している非ドプラセグメント期間の時間幅が短いため、ドプラ波形を予測することは容易である。その結果、ドプラ像は時間的に繋がりの良い波形となる。また、このときのＢモード像及びＢカラーモード像は、１画面の情報を作り出すために時間を要するため、フレームレートが遅くなり、リアルタイム性が悪い画像となることになる。

一方、図４（ｂ）は、ドプラセグメント期間に比べて非ドプラセグメント期間が時間的に長い場合の図である。この場合、ドプラ信号が欠落している非ドプラセグメント期間の時間幅が長いため、ドプラ波形を予測することは容易ではない。その結果、ドプラ像は、時間的に繋がりの悪い縦縞状のスペクトラムとなってしまう。また、このときのＢモード像及びＢカラーモード像は、１画面の情報を作り出すための時間が図４（ａ）よりも短くなるため、フレームレートが速く、リアルタイム性が良い画像となる。

また、図４（ｃ）は、図４（ａ）と図４（ｂ）との間の条件である。つまり、ドプラセグメント期間の時間幅は、図４（ａ）に示されたドプラセグメント期間の時間幅よりも短く、図４（ｂ）に示されたドプラセグメント期間の時間幅よりも長い。従って、非ドプラセグメント期間の時間幅は、図４（ａ）に示された非ドプラセグメント期間の時間幅よりも長く、図４（ｂ）に示された非ドプラセグメント期間の時間幅よりも短い。そのことにより、ドプラ像の繋がりは、図４（ａ）のドプラ像より悪くなるが、図４（ｂ）のドプラ像より良くなる。また、このときのＢモード像及びＢカラーモード像のフレームレートは、図４（ａ）のフレームレートより速くなるが、図４（ｂ）のフレームレートより遅くなる。

ここで、超音波ドプラ診断装置においては、リアルタイム性がある画像を提供することは重要であり、リアルタイム性を良くすれば病変をより容易に発見できる場合もある。従って、可能な限りフレームレートが高い超音波ドプラ診断装置を提供することが必要となる。尚、ここでいうリアルタイム性が良いということは、フレームレートが高いということと同じ意味である。

上記のようなドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを変化させてスキャンを行なう場合も、フレームレートが高い超音波ドプラ診断装置が望まれる。つまり、ドプラセグメント期間の時間幅を長くすることにより、ドプラ像の繋がりの良い画像が得られるが、同時に表示しているＢモード画像及びＢカラーモード画像のリアルタイム性が悪くなってしまい、上記の要求に応じることができない。

そこで、本実施形態に係る超音波ドプラ診断装置では、リアルタイム性のある画像を得るために、Ｂモード像及びＢカラーモード像の走査線密度を少なくしたり、サンプル数を少なくしたり、並列同時受信数を増やしたり、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）の上限値を変更する。以下、走査線密度等を変更させる場合について説明する。

まず、ユーザーが入力部１５により、走査線密度等の条件を指定すると、その条件に対応する信号が制御部１１に送信される。そして、制御部１１はその条件に基づいて、送受信処理部２における走査線密度等の条件を指定する。送受信処理部２は、指定された走査線密度等の条件に応じて走査線密度等を変更して超音波ビームの送受信を行なう。

また、走査線密度等の条件に対応する信号は、それぞれ対応する処理部に入力される。例えば、Ｂモード像の走査線密度に対応する信号はＢモード処理部１２に入力され、Ｂカラーモード像の走査線密度に対応する信号はＢカラーモード処理部１３に入力される。そして、Ｂモード処理部１２（Ｂカラーモード処理部１３）は、走査線密度等の条件に基づいてＢモード画像用（Ｂカラーモード画像用）のデータを作成する。

ここで、走査線密度等の条件を変えた場合の作用について説明する。まず、Ｂモード（Ｂカラーモード）の走査線密度を変えた場合の作用について説明する。例えば、走査線密度を増やして密にすると、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質が向上するが、フレームレートが悪化し、リアルタイム性が悪くなる。一方、走査線密度を減らすと、画質が悪化するが、フレームレートが向上し、リアルタイム性が良くなる。

次に、サンプル数を変えた場合の作用について説明する。例えば、Ｂモード（Ｂカラーモード）のサンプル数を増やすと、Ｂモード（Ｂカラーモード）の画質が向上するが、フレームレートが悪化し、リアルタイム性が悪くなる。一方、サンプル数を減らすと、画質が悪化するが、フレームレートが向上し、リアルタイム性が良くなる。

次に、並列同時受信数を変えた場合の作用について説明する。例えば、Ｂモード（Ｂカラーモード）の並列同時受信数を増やすと、複数方向の超音波エコーが同時に受信される。そのことにより、フレームレートが向上し、リアルタイム性が良くなるが、感度や空間分解能等の低下が生じ、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質が悪化する。逆に、並列同時受信数を減らすと、フレームレートが悪化し、リアルタイム性が悪くなるが、画質は良くなる。

次に、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）の上限値を変えた場合の作用について説明する。超音波プローブ１で超音波パルスを送信し、被検体からの反射エコーを受信する際、残留エコーが発生する場合がある。この残留エコーとは、超音波パルスを被検体に送信し、被検体からの超音波反射エコーを受信して得られる受信信号が、送信と同一の期間内で受信されず、次のＰＲＦ期間の期間内で受信されるエコーのことである。この残留エコーを受信しないようにＰＲＦの上限値を変え、送信と同一の期間内で受信するようにする。ところが、受信した超音波エコーが短時間で減衰する場合は、次の超音波パルスが発生するまでの受信時間に無駄な時間が生じてしまう。そこで、ＰＲＦの上限値を変えて無駄な時間がなくなるようにすれば、受信時間を有効に使うことができる。そのことにより、フレームレートを速くすることが可能となり、リアルタイム性を向上させることが可能となる。

以上のように、例えば走査線密度を少なくすることにより、リアルタイム性を良くすることができるが、その反面、Ｂモード像及びＢカラーモード像の画質を劣化させてしまう。このように、リアルタイム性（フレームレート）とＢモード像（Ｂカラーモード像）の画質との間には、相関関係が成り立つことになる。

この相関関係について、図５を参照しつつ説明する。図５は、セグメントスキャン時のＢモード（Ｂカラーモード）の画質と、ドプラモードの画質と、フレームレートとの関係を示す概念図である。同図の概念図は、セグメントスキャン時において、ドプラ像とフレームレートとの間に相関関係が成り立つと同時に、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）との間にも相関関係が成り立つことを示している。以下、具体的に説明する。

まず、ドプラ像に着目すると、最も画質が良い状態を表しているのは頂点のポイントＫであり、ポイントＨ及びポイントＡのように、ポイントＫから離れているポイントほど画質が悪い状態を表している。Ｂモード（Ｂカラーモード）像については、最も画質が良い状態を表しているのは頂点のポイントＬであり、ポイントＩ及びポイントＡのように、ポイントＬから離れているポイントほど画質が悪い状態を表している。フレームレートについては、最も速い状態を表しているのはポイントＭであり、ポイントＪ及びポイントＡのように、ポイントＭから離れているポイントほど遅い状態を表している。

このような図において、例えば、ポイントＡは、ドプラ像、Ｂモード（Ｂカラーモード）像及びフレームレートの３つの性質のバランスが良い状態を表している。また、ポイントＨにおいては、ドプラ像の画質は良くなるが、フレームレートが悪化するとともに、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質も悪化する。更に、ポイントＩにおいては、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質は良くなるが、フレームレートが悪化するとともに、ドプラ像の画質も悪化する。また、ポイントＪにおいては、フレームレートは速くなるが、ドプラ像の画質が悪化するとともに、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質も悪化する。

以上のように、ドプラ像と、Ｂモード（Ｂカラーモード）像と、フレームレートとの間には相関関係が成り立つ。また、超音波ドプラ診断装置を使うユーザーの中には、ドプラ像の美しさを第１に考える者もいれば、高フレームレート（リアルタイム性の高い）像を第１に考える者もいる。更に、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の美しさを第１に考えるユーザーもいる。このような要求に応じるために、ドプラセグメント期間の時間幅を変更するとともに、走査線密度やサンプル数等を変更して、画質とフレームレートとを変更する。

ここで、画質とフレームレートとを変更する場合の具体例について説明する。例えば、ユーザーがポイントＧで表される性能を要求する場合について説明する。つまり、ドプラ像の画質を重視しつつも、フレームレートはポイントＡと同等の性能を要求する場合について説明する。

この場合、ドプラセグメント期間の時間幅を長くし、非ドプラセグメント期間の時間幅をドプラセグメント期間の時間幅より短くする。このようにドプラセグメント期間の時間幅を長くすると、ドプラ像の画質が向上する。また、Ｂモード（Ｂカラーモード）の走査線密度を少なくし、Ｂモード（Ｂカラーモード）の並列同時受信数を増やし、Ｂモード（Ｂカラーモード）のサンプル数を減らすことにより、フレームレートが速くなり、リアルタイム性が向上する。更に、ＰＲＦの上限値を変更することにより、ＰＲＦの受信時間に無駄が生じないようにし、受信時間を有効に使う。そのことにより、リアルタイム性が向上する。しかし、走査線密度等をこのように設定すると、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質は悪化することとなる。

別の例として、ユーザーがポイントＣで表される性能を要求する場合について説明する。つまり、Ｂモード（Ｂカラーモード）像を重視しつつも、ドプラ像の画質はポイントＡと同等の性能を要求する場合について説明する。

この場合、ドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを同じくらいの長さにする。このように時間幅をほぼ同じにすると、ドプラ像の画質はポイントＡにおける画質とほぼ同じになる。また、Ｂモード（Ｂカラーモード）の走査線密度を増やして密にし、Ｂモード（Ｂカラーモード）の並列同時受信数を減らし、Ｂモード（Ｂカラーモード）のサンプル数を増やすことにより、Ｂモード（Ｂカラーモード）像の画質が向上する。しかし、走査線密度等をこのように設定すると、フレームレートが遅くなり、リアルタイム性は悪化することとなる。

また、更に別の例として、ユーザーがポイントＦで表される性能を要求する場合について説明する。つまり、高フレームレート（リアルタイム性の高い）状態を重視しつつも、ドプラ像の画質はポイントＡと同等の性質を要求する場合について説明する。

この場合、ドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを同じくらいの長さにする。そのことにより、ドプラ像の画質はポイントＡにおける画質とほぼ同じになる。また、Ｂモード（Ｂカラーモード）の走査線密度を少なくし、Ｂモード（Ｂカラーモード）の並列同時受信数を増やし、Ｂモード（Ｂカラーモード）のサンプル数を減らすことにより、フレームレートが速くなり、リアルタイム性が向上する。更に、ＰＲＦの上限値を変更することにより、受信時間を有効に使うことができ、リアルタイム性が向上する。

また、ユーザーがポイントＡで表される性能を要求する場合について説明する。つまり、ドプラ像、Ｂモード（Ｂカラーモード）像及びフレームレートの３つの性質のバランスが良い状態を要求する場合について説明する。

この場合、ドプラセグメント期間の時間幅と非ドプラセグメント期間の時間幅とを同じくらいの長さにする。また、Ｂモード（Ｂカラーモード）の走査線密度及びＢモード（Ｂカラーモード）のサンプル数を、ポイントＣとポイントＧとの間の条件にする。このように設定すると、３つの性質のバランスが良い状態となる。

本実施形態においては、ポイントＡ、Ｃ、Ｆ、Ｇについて説明したが、その他のポイントにおいてもセグメント期間の時間幅や走査線密度等を変更することにより、その性能を得ることができる。

以上のように、ユーザーがポイントＡ〜Ｊで表される性能を要求する場合は、入力部１５でドプラセグメント期間等の条件を入力して設定条件を変えることにより、その性能を得ることが可能となる。また、本実施形態においては、ポイントＡ〜Ｊで表される性能について説明したが、本願発明はそれに限られず、更に自由に設定することができる。つまり、ドプラセグメント期間の時間幅等の組み合わせによって、ポイントＡ〜Ｊ以外の点で表される性能を得ることもできる。例えば、ポイントＨとポイントＡとの間の性能を得ることもできる。

また、予め、ポイントＡ〜Ｊで表される性能を得るための条件の組み合わせ（ドプラセグメント期間の時間幅、非ドプラセグメント期間の時間幅、走査線密度、並列同時受信数、サンプル数等の組み合わせ）を、制御部１１内に設けられた記憶部（図示しない）に記憶させておいてもよい。そのことにより、ユーザーが入力部１５により、例えばポイントＡを指定した場合、ポイントＡの性能を得るための条件の組み合わせが記憶部から選択され、その組み合わせに対応する信号が送受信処理部２に送信される。そして、その条件の下、超音波の送受信が行なわれることとなる。このように、予め、条件の組み合わせを記憶させておくことにより、ユーザーの負担を軽減することが可能となる。つまり、入力部１５において、ユーザーは時間幅等の各条件をすべて設定する必要がなく、既に組み合わされたものを選択するだけで所望の性能を得ることができ、利便性が向上する。

尚、ポイントＡ〜Ｊで表される、ドプラ像の画質、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の画質及びフレームレートの組み合わせが、本願発明の「ドプラ像、Ｂモード像、又はＢカラーモード像の画像の性質に関する情報」に相当する。

また、本実施形態に係る超音波ドプラ診断装置は、モニタ１０に表示されるドプラ像及びＢモード像（Ｂカラーモード像）の表示フォーマットを、ユーザーの要求に応じて変えることもできる。モニタ１０の表示フォーマットを変更させるために、モニタ１０に表示フォーマットが記憶された記憶部（表示しない）を設けておく。図６に、モニタ１０に表示される画像の表示フォーマットの一例を示す。

同図において、画像６１はドプラ像を示し、画像６２はＢモード像（Ｂカラーモード像）を示す。例えば、ユーザーがドプラ像をはっきり見たいという場合は、図６（ｂ）の表示フォーマットで画像を表示する。図６（ｂ）では、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）よりもドプラ像が占める領域が大きく、この表示フォーマットで画像を表示することにより、ユーザーはドプラ像をはっきりと見ることができる。

一方、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）をはっきりと見たいという場合は、図６（ｄ）の表示フォーマットで画像を表示する。図６（ｄ）では、ドプラ像よりもＢモード像（Ｂカラーモード像）が占める領域が大きく、この表示フォーマットで画像を表示することにより、ユーザーはＢモード像（Ｂカラーモード像）をはっきりと見ることができる。

また、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示す表示フォーマットように、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）とドプラ像とを縦に並べて表示してもよい。図６（ａ）に示されている表示フォーマットでは、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）とドプラ像とがほぼ同じ大きさで表示される。また、図６（ｃ）に示されている表示フォーマットでは、Ｂモード像（Ｂカラーモード像）の方がドプラ像よりも大きく表示されている。

このように表示フォーマットを変更させる処理は、例えば、次のように行なわれる。まず、ユーザーが入力部１５により、要望する表示フォーマットを指定すると、その表示フォーマットに対応する信号が制御部１１に送信される。そして、その表示フォーマットに対応する信号は、制御部１１によってＤＳＣ９に送信される。ＤＳＣ９は、指定された表示フォーマットに応じて、モニタ１０の表示フォーマットを変更させる。

また、本実施例においては、ドプラ像及びＢモード像（Ｂカラーモード像）の画質にかかわらず、表示フォーマットを変更したが、本願発明はそれに限られない。ドプラ像等の画質に併せて表示フォーマットを変更させるようにしてもよい。例えば、ドプラセグメント期間の時間幅を長くしてドプラ像の画質を良くした場合、自動的に、ドプラ像が大きい表示フォーマット（例えば図６（ｂ））が表示されるようにしてもよい。このように表示フォーマットを自動的に変更させる処理は、例えば、次のように行なわれる。

制御部１１に記憶部（図示しない）を設けておく。この記憶部に予め、ドプラセグメント期間の時間幅と表示フォーマットの情報とを関連付けて記憶させておく。そして、制御部１１は、ドプラセグメント期間の時間幅に対応する信号を受け、その時間幅に対応する信号に関連付けられた表示フォーマットの情報を記憶部から選択する。例えば、ユーザーによって、一定基準よりも長いドプラセグメント期間の時間幅が指定された場合、制御部１１はドプラ像が大きく表示される表示フォーマット（例えば、図６（ｂ））の情報を選択し、その表示フォーマットの情報に対応する信号をＤＳＣ９に送信する。ＤＳＣ９は、選択された表示フォーマットに応じて、モニタ１０の表示フォーマットを変更する。

一方、ユーザーによって、一定基準よりも短いドプラセグメント期間の時間幅が指定された場合、制御部１１はドプラ像が小さく表示される表示フォーマット（例えば、図６（ｄ））の情報を選択し、その表示フォーマットの情報に対応する信号をＤＳＣ９に送信する。ＤＳＣ９は、選択された表示フォーマットに応じて、モニタ１０の表示フォーマットを変更する。

以上のように、ドプラセグメント期間の時間幅と表示フォーマットの情報とを関連付けて記憶させておくことにより、ドプラセグメント期間の時間幅を指定することで、その時間幅に応じた表示フォーマットで画像を表示することが可能となる。

尚、ドプラセグメント期間の時間幅と表示フォーマットの情報とを関連付けることにより、ドプラセグメント期間の時間幅に応じてモニタ１０の表示フォーマットを変更させる場合について説明したが、本願発明はそれに限られない。走査線密度、並列同時受信数、サンプル数又はＰＲＦ上限値等のパラメータと表示フォーマットの情報とを関連付けてもよい。そのことにより、走査線密度等のパラメータが指定されると、そのパラメータに応じてモニタ１０の表示フォーマットを変更させることが可能となる。例えば、一定基準よりも少ないＢモードの走査線密度が指定された場合、制御部１１はＢモード像が小さく表示される表示フォーマットの情報を選択し、その選択された表示フォーマットに応じて、モニタ１０の表示フォーマットを変更する。その他のパラメータについても同様に、指定されるとそれに応じてモニタ１０の表示フォーマットを変更する。このように、各パラメータと表示フォーマットの情報とを関連付けておくことにより、各画像の画質に応じて表示フォーマットを変更させることが可能となる。

また、図５に示すポイント（時間幅等の各条件の組み合わせ）に対応させて表示フォーマットを自動的に選択するようにしてもよい。例えば、入力部１５においてユーザーが図５に示すポイントＨを選択した場合、ドプラ像が大きく表示される表示フォーマット（例えば、図６（ｂ））で画像が表示されるようにしてもよい。この場合は、記憶部に予め、各ポイントと表示フォーマットの情報とを関連付けて記憶させておく。そして、制御部１１は、ポイントに対応する信号を受け、そのポイントに対応する信号に関連付けられた表示フォーマットの情報を記憶部から選択する。例えば、ユーザーによってポイントＨが選択された場合、制御部１１はドプラ像が大きく表示される表示フォーマット（例えば、図６（ｂ））の情報を選択し、その表示フォーマットの情報に対応する信号をＤＳＣ９に送信する。ＤＳＣ９は、選択された表示フォーマットに応じて、モニタ１０の表示フォーマットを変更する。

本願発明の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置の概略構成を示すブロック図である。 超音波ドプラ診断装置のドプラモード処理部の概略構成を示すブロック図である。 超音波ドプラ診断装置のスキャン方法を示す図である。 フレームレートとドプラ像との関係を示す図である。 セグメントスキャン時のＢモード（Ｂカラーモード）像の画質と、ドプラモード像の画質と、フレームレートとの関係を示す概念図である。 本願発明の実施形態に係る超音波ドプラ診断装置のモニタに表示される画像の表示フォーマットの一例を示す図である。

符号の説明

１ 超音波プローブ
２ 送受信処理部
３ ウォールフィルタ
４、８ 混合部
５ ＡＲモデル発生部
６ 予測信号発生部
７ 高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
９ デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）
１０ モニタ
１１ 制御部
１２ Ｂモード処理部
１３ Ｂカラーモード処理部
１４ ドプラモード処理部
１５ 入力部

Claims (4)

1. ドプラモードで超音波ビームの送受信を行う第１のスキャンと、Ｂモード又はＢカラーモードで超音波ビームの送受信を行う第２のスキャンと、とを交互に実行するセグメントスキャン実行手段と、
   前記第１のスキャンの期間の時間幅と前記第２のスキャンの期間の時間幅とを変更させる変更手段と、
   前記第２のスキャンの期間におけるドプラ信号を予測する予測手段と、
   前記第１のスキャンの期間で発生するドプラ信号と、前記予測手段によって予測されたドプラ信号に対して周波数解析を行なう周波数解析手段と、
   を有することを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
2. 前記変更手段は、前記第１のスキャンの期間の時間幅と前記第２のスキャンの期間の時間幅とを変更させるとともに、
   前記第２のスキャンの走査線密度、並列同時受信数、サンプル数、又はパルス繰り返し周波数の上限値のうち少なくとも一つを変更させることを特徴とする請求項１に記載の超音波ドプラ診断装置。
3. 前記第１のスキャンで得られたドプラ像、前記第２のスキャンで得られたＢモード像又はＢカラーモード像のうち少なくとも一つを所定の表示形式で表示する表示手段を有し、
   前記第１のスキャンの期間の時間幅、前記第２のスキャンの期間の時間幅、前記走査線密度、前記並列同時受信数、前記サンプル数又は前記パルス繰り返し周波数の上限値に応じて前記所定の表示形式を変更させることを特徴とする請求項１に記載の超音波ドプラ診断装置。
4. ドプラ像、Ｂモード像、又はＢカラーモード像の画像の性質に関する情報を入力する入力手段を有し、
   該入力手段により入力された前記情報に応じて、前記第１のスキャンの期間の時間幅、前記第２のスキャンの期間の時間幅、前記走査線密度、前記並列同時受信数、前記サンプル数又は前記パルス繰り返し周波数の上限値のうち少なくとも一つを変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の超音波ドプラ診断装置。
   

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