JP2005218845A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 血流動態を示すカラーフロー画像のランダムノイズの影響を低減と、血流の残像表示を可能とした超音波診断装置が求められている。
【解決手段】 被検体内に超音波を送受信して受信信号を得る送受信回路１２と、受信信号の直交検波出力を得る直交検波回路２１と、直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理回路３１と、複素自己相関データにより血流動態データを求める速度計算回路３４とを有する超音波診断装置１１において、速度計算回路３４は、複素自己相関データから現フレームの所定の位置の血流速度データを求める際に、現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成する超音波診断装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、被検体内の血流動態データを得る超音波診断装置に関する。

被検体である人体内に超音波を送信し、人体内組織により反射された反射超音波を受信して、人体内の臓器の診断を行う超音波診断装置が従来から用いられている。この超音波診断装置は、反射超音波信号に所定の信号処理を施して、人体の臓器の断層像をモニタに表示させ、その断層像から臓器の疾患等の診断が行われている。更に、送信された超音波が移動物体から反射されると、その反射周波数がドプラー効果により送信周波数から偏移することを利用して人体内の血流の速度および方向などの血流動態情報を生成して画像表示することも行われている。

このドプラー効果を用いた血流動態を得る超音波診断装置は、超音波振動子から人体内に超音波が送信され、その送信された超音波が人体内部の生体組織及び血流により反射された反射超音波が前記超音波振動子により受信される。この反射超音波は、受信回路に入力されて整相されて加算されて受信信号を生成する。この受信信号は、直交検波して互いに直交する２つの信号を得る。この２つの信号を組み合わせことにより複素信号と観念されて、実数部と虚数部とする。この２つの複素信号は、デジタル複素信号に変換され、そのデジタル複素信号からクラッタ成分の情報を除去し、血流情報を抽出する低周波域カットフィルタにより血流情報のデジタル複素信号を抽出する。この血流情報のデジタル複素信号は、複素相関演算により複素相関値を算出し、その複素相関値から血流の速度値が演算される。この演算された血流速度値により血流動態を示すカラー表示画像信号に変換して、モニタに血流動態画像として超音波断層画像と共に表示する。このモニタに表示される血流動態画像は、血流の移動方向により色を変え（赤、青）、速度により輝度を変える。

このような血流動態画像をモニタに表示する際に、ランダムノイズの影響を低減させて、血流情報の検出精度を向上させるために、血流動態を示す１画面（フレーム）における所定点の複素自己相関値と、及び同一フレームの前記所定点に近接する近接点の複素自己相関値とを用いて、前記所定点における複素自己相関値の平均的な値を算出する超音波診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、血流は、心収縮に伴って速度が変化する。しかし、前記血流情報の抽出と演算処理における処理の能力と効率から血流の値が小さくなると速度値の算出に誤差が生じるために、閾値を設けて、その閾値よりも小さい血流速度はモニタに表示させないようにしている。このため、実際には、低速の血流が存在するにも拘わらず、血流表示されない問題が生じる。この問題を解消するために、フィルタ処理を行って血流速度を表示する期間を長くする血流残像表示方法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−３０３６４４号公報。 特許第３３２９５８９号公報。

従来の超音波診断装置において、前記特許文献１に提案されている血流動態を示すカラーフロー画像からランダムノイズの影響を低減する処理において、ランダムノイズの低減効果はあるが、その生成された血流動態を示すカラーフロー画像に前記血流残像表示を同時に行うことはできない。このために、モニタに表示されるカラーフロー画像は、血流速度に応じて表示状態と非表示状態となり、術者による観察と診断の障害となっている。

この血流速度によるカラーフロー画像の表示と非表示を解消するためには、前述したような血流残像表示方法を新たなに設ける必要がある。このために、血流動態の処理機能が複雑となり、かつ、コストの上昇をまねく課題がある。

本発明は、このような事情に鑑み、血流動態を示すカラーフロー画像のランダムノイズの影響を低減する処理において、同時に血流の残像表示を可能とした超音波診断装置を提供することを目的としている。

本発明の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る送受信回路１２の超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波回路２１の直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理回路３１の複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める速度計算回路３４の血流動態演算手段とを有する超音波診断装置１１において、前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る送受信回路１２の超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波回路２１の直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理回路３１の複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める速度計算回路３４の血流動態演算手段とを有する超音波診断装置１１において、前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データと、並びに前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る送受信回路１２の超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波回路２１の直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理回路３１の複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める速度計算回路３４の血流動態演算手段とを有する超音波診断装置１１において、前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る送受信回路１２の超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波回路２１の直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理回路３１の複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める速度計算回路３４の血流動態演算手段とを有する超音波診断装置１１において、前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴としている。

本発明の超音波診断装置は、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴としている。

本発明の超音波診断装置により、血流動態を示すカラーフロー画像のランダムノイズを低減できると共に、血流情報の残像表示も可能となった。

本発明の超音波診断装置は、異なるフレーム上のベクトルデータを利用して速度計算を行うため、血流動態を示すカラーフロー画像、およびパワーフロー画像からランダムノイズの影響を低減させる効果が高く、同時に血流の残像表示も可能となる効果を有している。

以下、本発明に係る超音波診断装置の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態の全体構成を示すブロック図、図２は本発明に係る超音波診断装置に用いる血流速度計算回路の構成を示すブロック図、図３は本発明の超音波診断装置における血流速度の算出に用いるデータを説明する説明図、図４は本発明に係る超音波診断装置における血流速度の算出に用いるデータの重み付について説明する説明図、図５は本発明に係る超音波診断装置における血流データのベクトル算出を説明する説明図、図６は本発明に係る超音波診断装置における血流データのベクトル算出時の重み付けしない場合の例を説明する説明図である。

最初に、図１を用いて、本発明に係る超音波診断装置の全体構成について説明する。超音波判断装置１１は、超音波振動子１０の駆動を制御して、超音波を送信させる送信信号を供給すると共に、超音波振動子１０が受信した生体組織から反射された反射超音波を基に受信信号を生成する送受信回路１２、この送受信回路１２において生成した受信信号に所定の信号処理を施して、超音波断層画像信号を生成するＢモード生成回路１３、前記送受信回路１２において生成した受信信号にドプラー処理を施して血流動態画像信号を生成するドプラー処理回路１５、および、前記Ｂモード生成回路１３において生成された超音波断層画像信号と前記ドプラー処理回路１５において生成された血流動態画像信号とを合成してモニタ１６に超音波断層画像に血流動態画像を重畳表示させる合成回路１４からなっている。なお、前記Ｂモード生成回路１３における超音波断層画像を得る方法は、広く知られた技術が用いられており、本発明の超音波による血流動態を得る方法とは直接関係しないために詳細説明は省略する。

前記ドプラー処理回路１５は、前記送受信回路１２からの受信信号を直交検波する直交検波回路２１、この直交検波回路２１において直交検波されて生成された２つの信号それぞれをアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換回路（以下、単にＡ／Ｄ回路と称する）２２、２３、そのＡ／Ｄ回路２２，２３からのデジタル信号を一時記憶するメモリ２４，２５，そのメモリ２４，２５から読み出したそれぞれのデジタル信号から前記人体内の血流以外の比較的低速により運動する移動体成分を除去するＭＴＩフィルタ２６，２７、そのＭＴＩフィルタ２６，２７からの血流成分のデジタル信号により血流速度を計算する血流速度計算回路２８、及びこの血流速度計算回路２８において算出された血流速度値、自己相関振幅値により、その血流速度値、自己相関の振幅値に応じたカラーデータに変換して血流動態のカラー画像信号を生成するカラー変換回路２９から構成されている。なお、前記送受信回路１２からの受信信号をアナログ／デジタル変換回路によりデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をデジタルフィルタにより直交検波させても良い。

このドプラー処理回路１５は、前記送受信回路１２からの受信信号を直交検波回路２１において、公知である直交検波処理を行い偏移周波数のみを含んだ位相が９０゜異なる２つの信号を生成する。この直交検波回路２１において生成された９０゜位相の異なる２つの信号は、Ａ／Ｄ回路２２、２３において、それぞれアナログ信号からデジタル信号データに変換されて、そのデジタル信号データがそれぞれメモリ２４、２５に記憶される。このメモリ２４，２５に後述する血流速度の算出に必要な量のデジタル信号データが記憶されると、その記憶されたデジタル信号データは、ＭＴＩフィルタ２６，２７に出力される。このＭＴＩフィルタ２６，２７は、公知の処理方法により、デジタル信号データ中の血流以外の比較的低速に運動する移動体成分を除去する低周波カットフィルタである。このＭＴＩフィルタ２６，２７において、低速移動体成分が除去されたそれぞれ９０゜位相の異なるデジタル信号データは、実数信号データ（Ｉｎ ｐｈａｓｅデータ、以下、Ｉデータと称する）と虚数信号データ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅデータ、以下、Ｑデータと称する）として血流速度計算回路２８に供給される。この血流速度計算回路２８は、ＩデータとＱデータから複素自己相関処理を行い血流の速度、及び自己相関の振幅を検出する。この血流速度計算回路２８において算出された血流速度、及び自己相関の振幅を基にカラー変換回路２９において、血流速度、及び血流パワーを示すカラーデータに変換して血流動態画像信号を生成して、前記合成回路１４へ出力する。

次に、前記血流速度計算回路２８の構成について、図２を用いて説明する。血流速度計算回路２８は、前記ＭＴＩフィルタ２６，２７から出力されたＩデータとＱデータから複素自己相関のベクトルデータ（複素数データ）を生成処理する複素自己相関処理回路３１、この複素自己相関処理回路３１において生成された複素数データを１フレーム分記憶するフレームメモリ３２、前記複素自己相関処理回路３１において生成された複素数データの現フレーム分と前記フレームメモリ３２に記憶されている前フレーム分の複素数データを用いて重み付け加算処理する重み付け加算回路３３、この重み付け加算回路３３において重み付け加算処理された複素数データから血流の速度データおよび自己相関の振幅データを算出する速度計算回路３４、及びこの速度計算回路３４において算出された血流の速度と自己相関の振幅データから一定の速度以下の成分(クラッタ成分等)、およびある一定の振幅以下の成分(ノイズ)をカットする闇値処理回路３５から構成されている。なお、図２に記載したように、速度計算回路３４で算出した自己相関の振幅データを直接カラー変換回路に出力することも可能である。

この血流速度計算回路２８の複素自己相関処理回路３１は、前記ＩデータとＱデータから複素自己相関のベクトルデータを算出する。この複素自己相関ベクトルデータは、１つの音線方向にＮ回超音波を送受信した時に、1回目に送信したある点からのエコーのディジタル複素数データをＲ（ｉ）＝Ｉ（ｉ）＋ｊＱ（ｉ）とすると、通常血流の速度ｖは、自己相関法によって以下のように計算される。自己相関の振幅データは

で表される。

［数１］

［数２］

［数３］
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ／Ｘ）
［数４］
ｖ＝（ｃ／４πｆ_０Ｔ）・φ
なお、上記数式１〜４において、Ｎは超音波送信回数、ｉは１〜Ｎ−１までの値、ｃは音速、ｆ_０は音波の周波数、及びＴはパルス繰り返し時間である。

本発明においては、前記数式１と数式２により求められるＸ＋ｊＹを複素自己相関のベクトルデータと定義する。この複素自己相関処理回路３１では、指定した領域のそれぞれの点(ピクセル)におけるＸ＋ｊＹを計算して、重み付け加算回路３３とフレームメモリ３２に出力する。

次に、重み付け加算回路３３について、図３、図４を用いて説明する。図３に示すように、ｎ番目のフレーム上の点Ａにおける速度を計算する場合（複素自己相関処理回路３１からｎ番目のフレーム上の点ＡにおけるベクトルデータＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１が出力される場合）を考える。

重み付け加算回路３３は、制御信号に基づき、フレームメモリ３２からｎ−１番目のフレーム上の点Ａ’（ｎ番目のフレーム上の点Ａをｎ−１番目のフレーム上に投影した点）及びその近傍のベクトルデータＸ_ｎ−１ ^１＋ｊＹ_ｎ−１ ^１，Ｘ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …（図３のｎ−１番目の点Ａ’を含む周囲の斜線で示す部分）を取り出す。この取り出した各ベクトルデータに、係数ａ_ｎ−１ ^ｋを乗じて重みをつける。また、点Ａにも同様に係数ａ_ｎ ^１の係数を乗じて重みを付ける（係数ａ_ｎ ^１ は、特に限定はしない）。この係数ａ_ｎ−１ ^ｋは、図４に示すように、点Ａ’からの距離に応じた関数であり、点Ａ’に近いほど係数値を大きく設定している。この重み付けされた点Ａ’、及びその近傍の数点におけるベクトルデータＸ_ｎ−１ ^１＋ｊＹ_ｎ−１ ^１，Ｘ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …と、点ＡにおけるベクトルデータＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１を加算して、点Ａにおけるベクトルデータを再生成する。

このように重み付け加算回路３３において、現フレームであるｎ番目のフレーム上の点Ａのベクトルデータに、フレームメモリ３２に記憶されていた現フレームの１つ前のフレームであるｎ−１番目のフレーム上の点Ａ’、及びその近傍のベクトルデータを加算する利点について説明する。

図３に示すように、現フレームであるｎ番目のフレームの点Ａの位置における速度データを計算する場合を考える。前フレームであるｎ−１番目のフレームのベクトルデータを加算せず、ｎ番目のフレームの点ＡにおけるベクトルデータＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１のみ使用して速度検出を行うと、ランダムノイズの影響を大きく受け、血流検出感度が低くなる。また、点Ａの位置に血流が存在しないにも関わらずカラー表示されるといった問題が生じる。そこで、前述した特許文献１に提案されているように、ｎ番目のフレームの点Ａと、その点Ａ近傍のベクトルデータ（図３におけるＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１，Ｘ_ｎ ^２＋ｊＹ_ｎ ^２，Ｘ_ｎ ^３＋ｊＹ_ｎ ^３，Ｘ_ｎ ^４＋ｊＹ_ｎ ^４ …）を加算して速度検出を行うことでランダムノイズ影響を低減させることも可能である。しかし、この処理のみでは、ランダムノイズの影響は低減できても、血流の残像表示する効果は得られない。

そこで、本発明は、図３に示すように、ｎ番目のフレームデータの点Ａにおける速度を計算するために、ｎ番目のフレームの点ＡにおけるベクトルデータＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１と、ｎ−１番目のフレームの点Ａ’、及びその近傍の点におけるベクトルデータＸ_ｎ−１ ^１＋ｊＹ_ｎ−１ ^１，Ｘ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …を重み付け加算して速度検出を行うことにより、ランダムノイズの影響を低減することが可能となった。さらに、ｎ番目のフレームと、過去のフレーム（ｎ−１番目のフレーム）を利用して血流を表示するために、過去の血流情報も有しており、血流を残像表示することが可能となった。この残像表示の度合いは、ｎ番目のフレームの点Ａのベクトルデータに乗ずるａ_ｎ ^１によって変更可能である。

また、一般にランダムノイズは、フレーム毎に現れる位置（ピクセル）が異なるため、点Ａにランダムノイズが含まれていても、点Ａ’に含まれていないことがあり、点Ａと点Ａ’におけるベクトルデータを加算させることによりランダムノイズの影響を低減させる。

このようにして、前記重み付け加算回路３３において、加算されて得られたベクトルデータａ_ｎ ^１（Ｘ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１）＋ａ_ｎ−１ ^１（Ｘ_ｎ−１ ^１＋ｊＹ_ｎ−１ ^１）＋ａ_ｎ−１ ^２（Ｘ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２）＋ａ_ｎ−１ ^３（Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３）＋ａ_ｎ−１ ^４（X_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４）＋ａ_ｎ−１ ^５（Ｘ_ｎ−１ ^５＋ｊＹ_ｎ−１ ^５）＋ａ_ｎ−１ ^６（Ｘ_ｎ−１ ^６＋ｊＹ_ｎ−１ ^６）＋ａ_ｎ−１ ^７（Ｘ_ｎ−１ ^７＋ｊＹ_ｎ−１ ^７）＋ａ_ｎ−１ ^８（Ｘ_ｎ−１ ^８＋ｊＹ_ｎ−１ ^８）＋ａ_ｎ−１ ^９（Ｘ_ｎ−１ ^９＋ｊＹ_ｎ−１ ^９）は、図５に点線で示した傾きを有する。前記数式３によりこの傾きφを求めて、前記数式４により速度を算出する。

図５では重み付け加算を行った結果を示したが、これを重み付けせずに加算した結果を図６に示す。通常、ｎ−１番目のフレームの点Ａ’から遠い距離のベクトルデータほど、本来求めたいベクトルデータとは異なる方向を向く可能性が高い。そのため、図６のように重み付を行わないで加算した場合、ベクトルデータＸ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …の影響が加算結果に大きく影響しており、検出速度精度が悪くなる。

そこで、本願では、図５に示すようにベクトルデータＸ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …を加算する代わりに、重み付を行ったａ_ｎ−１ ^２（Ｘ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２）、ａ_ｎ−１ ^３（Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３）、ａ_ｎ−１ ^４（X_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４）、…加算することで、それらの影響を小さくしている。よって、速度精度の確保が可能である。また加算するベクトルデータが少ない場合でも、速度精度を保つことが可能となる。

以上説明したように、現フレームであるｎ番目のフレーム上の所定点の血流速度を計算するために、現フレームの前フレームであるｎ−１番目のフレーム上の所定点及び所定点近傍のデータを重み付け加算することにより、血流の速度を精度良く算出でき、ランダムノイズの影響も軽減でき、かつ、加算するベクトルデータが少なくても血流速度の算出が可能となった。

なお、現フレームであるｎ番目のフレームの所定点のベクトルデータに加算するベクトルデータは、前フレームであるｎ−１番目のフレームの所定点及び所定点近傍のベクトルデータ以外に、前々フレームであるｎ−２、或いはｎ−３番目のフレームの所定位置近傍のベクトルデータを用いても良い。また、ｎ−１，ｎ−２，ｎ−３等の複数のフレームにおける所定点、及び所定点近傍のデータを同時に用いても良い。

更に、前フレームの所定位置近傍のベクトルデータは、所定位置の周囲３×３箇所（３×３ピクセル）を利用しているが、特に加算するデータ数について限定されるものではない。更に又、図４に示した重み付け特性についても１例であり、同様の効果が得られればよく、特に限定するものではない。

次に、本発明に係る超音波診断装置の第２の実施形態における血流速度計算回路について図７を用いて説明する。図７は本発明に係る超音波診断装置の第２の実施形態における血流速度計算回路の構成を示すブロック図である。なお、前述した本発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態における血流速度計算回路と同じ部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。

この第２の実施形態の超音波診断装置に用いる血流速度計算回路２８’は、複素自己相関処理回路３１からのベクトルデータＸ＋ｊＹを記憶する第１のフレームメモリ３７と、この第１のフレームメモリ３７の出力は、前記重み付け加算回路３３に直接出力されると共に、第２のフレームメモリ３８を介して前記重み付け加算回路３３に出力されるようになっている。

つまり、前記重み付け加算回路３３には、前記第１のフレームメモリ３７に記憶されたｎ番目のフレームのベクトルデータと、この第２のフレームメモリ３８に記憶されたｎ−１番目のフレームベクトルデータとにより重み付け加算されるようになっている。

つまり、第１のフレームメモリ３７からのｎ番目のフレームの図３に示すＡ点を含む周囲近傍のベクトルデータＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１，Ｘ_ｎ ^２＋ｊＹ_ｎ ^２，Ｘ_ｎ ^３＋ｊＹ_ｎ ^３，Ｘ_ｎ ^４＋ｊＹ_ｎ ^４ …と、第２のフレームメモリ３８からのｎ−１番目のフレームの図３に示すＡ’点を含む周囲近傍のベクトルデータＸ_ｎ−１ ^１＋ｊＹ_ｎ−１ ^１，Ｘ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …とにより前記重み付け換算回路３３において、重み付け加算して平均ベクトルを算出する。

このように、多くの数のベクトルデータを加算することによりランダムノイズの影響を一層低減することが可能となる。なお、この実施形態において、２つのフレームメモリを設けて、２つのフレームのベクトルデータを重み付け加算しているが、この加算するフレームの数は、２つに限定されるものできなく、２つ以上のフレームが用いられても良い。又は、加算されるベクトルデータの重み付けは、前述したと同様に所定点からの距離に応じて重み付けする。

次に、本発明に係る超音波診断装置の第３の実施形態について説明する。この第３の実施形態の超音波診断装置の構成は、図１乃至図２を用いて説明した第１の実施形態と同じであり、血流動態データの生成方法が異なるため、その異なる血流動態データの生成方法のみを説明する。

この第３の実施形態では、前記血流速度計算回路２８の重み付け加算回路３３において、現フレームの所定の位置の速度データを求める際に、前記複素自己相関処理回路３１からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記フレームメモリ３２からの現フレームと異なる前フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いる。

つまり、図３に示す現フレームであるｎ番目のフレームＡ点のベクトルデータＸ_ｎ ^１＋ｊＹ_ｎ ^１と、前フレームであるｎ−１番目のフレームのＡ’点を含まない、そのＡ’点の周囲近傍のベクトルデータＸ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …とにより重み付け加算して平均ベクトルを算出する。

このように、前フレームのｎ番目のフレームのＡ点とｎ−１番目のフレームのＡ’点を除いたＡ’点近傍のベクトルデータを加算することによりランダムノイズの影響を低減することが可能となり、前述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。

次に、本発明に係る超音波診断装置の第４の実施形態について説明する。この第４の実施形態の超音波診断装置の構成は、図７を用いて説明した第２の実施形態と同じであり、血流動態データの生成方法が異なるため、その異なる血流動態データの生成方法のみを説明する。

この第４の実施形態では、前記血流速度計算回路２８’の重み付け加算回路３３において、前記第１のフレームメモリ３７に記憶された現フレームのベクトルデータと、この第２のフレームメモリ３８に記憶された現フレームと異なる前フレームのベクトルデータとにより重み付け加算される際に、現レームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、現フレームと異なる前フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いる。

つまり、第１のフレームメモリ３７からのｎ番目のフレームの図３に示すＡ点を含まない周囲近傍のベクトルデータＸ_ｎ ^２＋ｊＹ_ｎ ^２，Ｘ_ｎ ^３＋ｊＹ_ｎ ^３，Ｘ_ｎ ^４＋ｊＹ_ｎ ^４ …と、第２のフレームメモリ３８からのｎ−１番目のフレームの図３に示すＡ’点を含まない周囲近傍のベクトルデータＸ_ｎ−１ ^２＋ｊＹ_ｎ−１ ^２，Ｘ_ｎ−１ ^３＋ｊＹ_ｎ−１ ^３，Ｘ_ｎ−１ ^４＋ｊＹ_ｎ−１ ^４ …とにより前記重み付け換算回路３３において、重み付け加算して平均ベクトルを算出する。

このように、多くの数のベクトルデータを加算することによりランダムノイズの影響を一層低減することが可能となる。

なお、この実施形態において、前述した第２の実施形態と同様に、２つのフレームメモリを設けて、２つのフレームのベクトルデータを重み付け加算しているが、この加算するフレームの数は、２つに限定されるものできなく、２つ以上のフレームが用いられても良い。又は、加算されるベクトルデータの重み付けは、所定点からの距離に応じて重み付けする。

［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。

（付記１） 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。

（付記２） 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データと、並びに前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。

（付記３） 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした付記１に記載の超音波診断装置。

（付記４） 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした付記２に記載の超音波診断装置。

（付記５） 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。

（付記６） 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。

（付記７）
前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした付記５に記載の超音波診断装置。

（付記８） 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした付記６に記載の超音波診断装置。

（付記９） 第１のフレームの所定の位置における移動体の速度を検出するために、第１のフレームの所定位置におけるデータと、第１のフレームとは異なるフレームにおける所定位置および所定位置近傍のデータを利用したことを特徴とする超音波診断装置。

（付記１０） 所定位置および所定位置近傍のデータは、自己相関法によって求まる複素数データであることを特徴とする付記９に記載の超音波診断装置。

（付記１１） 前記複素数データは所定位置からの距離に応じて重み付けされたデータであることを特徴とする付記１０に記載の超音波診断装置。

（付記１２） 第１のフレームの所定の位置における移動体の速度を検出するために、第１のフレームの所定位置および所定位置近傍のデータと、第１のフレームとは異なるフレームにおける所定位置および所定位置近傍のデータを利用したことを特徴とする超音波診断装置。

（付記１３） 所定位置および所定位置近傍のデータは、自己相関法によって求まる複素数データであることを特徴とする付記１２に記載の超音波診断装置。

（付記１４） 前記複素数データは所定位置からの距離に応じて重み付けされたデータであることを特徴とする付記１３に記載の超音波診断装置。

本発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態の全体構成を示すブロック図。 本発明に係る超音波診断装置に用いる血流速度計算回路の構成を示すブロック図。 本発明の超音波診断装置における血流速度の算出に用いるデータを説明する説明図。 本発明に係る超音波診断装置における血流速度の算出に用いるデータの重み付について説明する説明図。 本発明に係る超音波診断装置における血流データのベクトル算出を説明する説明図。 本発明に係る超音波診断装置における血流データのベクトル算出時の重み付けしない場合の例を説明する説明図。 本発明に係る超音波診断装置の第２の実施形態に用いる血流速度計算回路の構成を示すブロック図。

符号の説明

１０ 超音波振動子
１１ 超音波診断装置
１２ 送受信回路
１３ Ｂモード生成回路
１４ 合成回路
１５ ドップラー処理回路
１６ モニタ
２１ 直交検波回路
２２，２３アナログ／デジタル変換回路
２４，２５メモリ
２６，２７ＭＴＩフィルタ
２８ 血流速度計算回路
２９ カラー変換回路
３１ 複素自己相関処理回路
３２ フレームメモリ
３３ 重み付け加算回路
３４ 速度計算回路
３５ 閾値処理回路
代理人 弁理士 伊藤 進

Claims (8)

1. 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
   前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。
2. 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
   前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。
3. 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置及び所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
   前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。
6. 被検体内に超音波を送信し、前記被検体内において反射された超音波を受信して受信信号を得る超音波送受信手段と、前記受信信号の直交検波出力を得る直交検波手段と、前記直交検波出力の複素自己相関データを求める複素自己相関処理手段と、前記複素自己相関データに基づいて前記被検体内の血流動態データを求める血流動態演算手段とを有する超音波診断装置において、
   前記血流動態演算手段は、前記複素自己相関処理手段により求められた複素自己相関データから現フレームの所定の位置における血流動態データを求める際に、前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理したデータを用いて血流動態データを生成することを特徴とした超音波診断装置。
7. 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした請求項５に記載の超音波診断装置。
8. 前記複素自己相関処理手段からの現フレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データと、前記現フレームとは異なるフレームの所定位置を含まない所定位置近傍の複素自己相関データとを加算処理して血流動態データを生成する際に、それぞれの所定位置からの距離に応じて、それぞれの所定位置近傍の複素自己相関データに重み付けすることを特徴とした請求項６に記載の超音波診断装置。

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