JP2007202617A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドプラスペクトラム画像の速度レンジを自動的に決定することが可能な超音波診断装置を提供する。
【解決手段】オートトレース部７は、スキャンによって得られたドプラスペクトラム画像が示す最大速度をトレースすることでトレース波形を作成し、ヒストグラム作成部９１は、そのトレース波形に基づいて、所定時間の間における速度の頻度を表すヒストグラムを作成する。状態判別部９２は、そのヒストグラムが示す速度の頻度に基づいて血流の状態を判別し、レンジ決定部９３は、血流状態に応じた速度レンジ（観測可能な最大速度）を求める。送受信部３はレンジ検定部９３にて求められた速度レンジに従って超音波プローブに超音波を送受信させる。これにより、血流状態の変化に応じて速度レンジを変えることができるため、各状態で適切なレンジでドプラスペクトラム画像を表示することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ドプラスペクトラム画像を取得する超音波診断装置に関し、特に、ドプラスペクトラム画像の速度レンジを自動的に調整する超音波診断装置に関する。

従来から、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法を併用することで、診断部位の断層像と血流情報を得る超音波診断装置が知られている。超音波ドプラ法は、超音波ドプラ法の原理に基づいて被検体内の血流の情報を得る技術である。被検体内の血流などの流れのある診断部位に向けて超音波を送信すると、ドプラ効果により、送信周波数に対して受信周波数が僅かに偏移する。この偏移周波数（ドプラ偏移周波数）は血流速度に比例し、偏移周波数（ドプラ偏移周波数）の周波数解析を行なうことにより血流情報が得られる。

上記超音波診断装置は、得られたドプラ信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、その周波数分析の結果を、縦軸に周波数ｆ（速度ｖ）、横軸に時間ｔとしてスペクトラム表示を行い、そのスペクトラム画像を対象として診断で用いる各種項目（パラメータ）の計測が行われる。

ところで、パルスドプラ（ＰＷ）法では、周波数解析のためのサンプリング周波数ｆｓがドプラ偏移周波数よりも低い場合には、エイリアシング現象（折り返り）が起きてしまう。そこで、これを防ぐために、サンプリング周波数に相当するパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を上げ、毎回の観測時間間隔を短くする必要がある。この場合、測定したい位置を指定すると、必然的に最大のＰＲＦが決定され、ＰＲＦが決まると、測定できる最高血流速度も決定されてしまう。この計測できる最高血流速度をドプラ速度レンジと称する。

ドプラスペクトラム表示を行ったところ、ドプラ速度レンジが小さすぎると、ドプラ波形の折り返し部分が発生する。このような場合、操作者が手動でドプラ速度レンジを大きく設定することで、折り返し部分がナイキスト周波数（ＰＲＦの半分）内に収まり、表示上、繋がりの良いドプラスペクトラムが得られる。一方、ドプラ速度レンジが大きすぎるとスケールが大きくなるため、ドプラ波形が小さくなってしまい、観測し難くなる。このような場合、操作者が手動でドプラ速度レンジを小さく設定することで、表示画面の上下いっぱいを有効に使ったドプラスペクトラムが得られる。

また、操作性を向上させるために、ドプラ波形の自動トレース機能や自動計測機能を有する超音波診断装置が知られている。このように計測などを自動で行うことで、操作時間の短縮や操作のばらつきの低減を図っている。

ここで、超音波診断装置によって取得されるドプラスペクトラム画像について図１２を参照して説明する。図１２は、超音波診断装置によって取得された断層像とドプラスペクトラム画像を示す図である。ここでは、頸動脈を診断部位として断層像とドプラスペクトラム画像とを取得して表示する場合について説明する。

例えば、ドプラスペクトラム画像を取得する位置を指定するためのレンジゲート１０２によって、Ｂモード断層像１００とカラードプラ画像１０１とが重畳した画像に表されている血管を指定すると、その位置における血流速度分布の時間変化を表すドプラスペクトラム画像が得られて画面に表示される。図１２中、（ａ）には、ドプラ速度レンジ（測定できる最高血流速度）を決定付けるＰＲＦが７．１［ｋＨｚ］、速度オフセット（ＢＬＳ：Ｂａｓｅｌｉｎｅ Ｓｈｉｆｔ）が０［Ｈｚ］のときのドプラスペクトラム画像１０３が示されている。

操作者は、ドプラスペクトラム画像１０３のオートトレース波形１０４（スペクトラムの辺縁部をトレースした波形）を基に血流状態の計測を行うため、ドプラ波形がドプラ速度レンジ（縦軸）の中心に一定の比率で表示されるように、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を調整する。例えば、ＰＲＦを５［ｋＨｚ］に変更し、ＢＬＳを負側にシフトすることで、図１２中、（ｂ）に示すようにドプラスペクトラム画像１０３を拡大して表示している。

患者や診断部位によって血流速度が異なり、患者や診断部位によって取得されるドプラ波形が異なるため、そのドプラ波形に応じたドプラ速度レンジを設定する必要がある。そのため、操作者は、患者や診断部位が変わるたびに、ドプラ速度レンジに対応するＰＲＦと速度オフセット（ＢＬＳ）を調整する必要があった。しかしながら、患者や診断部位が変わるたびに、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）や速度オフセット（ＢＬＳ）を調整することは煩雑である。

そこで、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を自動的に決定する手法が提案されている（例えば特許文献１）。従来技術に係る手法によると、所定時間（例えば１心拍）で取得されたドプラ波形に基づいて各速度（周波数）の頻度を算出することで速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成し、そのヒストグラムに基づいて、表示領域の縦方向のα％（例えば７０％）以内にドプラ波形が表示されるようにドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を決定してフィードバックしている。

しかしながら、従来技術に係る手法では、作成したヒストグラムの上限値と下限値とからドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を決定するため、ドプラ波形の信号が欠落した場合や、ドプラ信号がナイキスト周波数（ＰＲＦの半分）を超えて折り返しが発生した場合に、フィードバック制御が不安定となり、回復までに時間がかかるといった問題がある。

図１３に、従来技術に係る手法によって得られたドプラスペクトラム画像を示す。ここでは、頸動脈を診断部位とした。図中、横軸は時間ｔ、縦軸は血流速度であり、ドプラスペクトラム画像１１０上にオートトレース波形１１１を重ねて表示している。ヒストグラムを求めるための観察時間を１秒とし、１２秒間の自動速度レンジの設定処理と速度オフセット（ＢＬＳ）の設定処理を行った。この従来技術に係る手法では、１秒前のヒストグラムに基づいてドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を求めている。

ドプラ速度レンジ内（上限１１２と下限１１３との間）に、一定の比率でドプラ波形が表示されていることが望ましい。０〜２秒は、ドプラ速度レンジの初期値からドプラ速度レンジが安定するまでの過渡応答である。２〜６秒では、ドプラ速度レンジ内にドプラ波形が表示されている。このように、ドプラ速度レンジ内（上限１１２と下限１１３との間）に、一定の比率でドプラ波形が表示されていることが望ましいが、６〜７秒では、ドプラ信号の欠落が発生し、以後の７〜１０秒では、ドプラ波形はドプラ速度レンジから外れてしまっている。このように、従来技術に係る手法によると、信号の欠落が発生した場合、フィードバック制御が不安定となり、回復に時間がかかるといった問題があった。

特開２００５−１８５７３１号公報

この発明は上記の問題を解決するものであり、被検体内の運動流体の状態に応じて、ドプラスペクトラム画像のドプラ速度レンジを自動的に決定することが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検体内の運動流体を含む診断部位に向けて超音波を送受信する送受信手段と、前記超音波の送受信によって得られる信号に基づいて、前記運動流体の速度を示すドプラスペクトラム画像を生成するドプラ処理手段と、前記ドプラスペクトラム画像に基づいて前記運動流体の状態を判別し、前記運動流体の状態に応じた、測定可能な速度を表すドプラ速度レンジを決定するレンジ処理手段と、を有し、前記送受信手段は、前記決定されたドプラ速度レンジに従って超音波を送受信することを特徴とする超音波診断装置である。

この発明によると、取得されたドプラスペクトラム画像に基づいて運動流体の状態を判別し、その状態に応じたドプラ速度レンジを決定することにより、運動流体の状態変化に追従してドプラ速度レンジを変えることが可能となる。

［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置について図１から図９を参照して説明する。図１は、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。

この実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波断層像（Ｂモード断層像）を表示するＢモード、血流情報を表示するドプラモード（パルスドプラ（ＰＷ）又は連続波ドプラ（ＣＷ））、血流情報を２次元的に表示するＣＦＭ（カラーフローマッピング）モードなどの既知のモードに応じて動作可能となっている。

超音波プローブ２には、複数の超音波振動子が所定方向（走査方向）に１例に配列された１次元超音波プローブや、超音波振動子がマトリックス（格子）状に配置された２次元超音波プローブが用いられる。

送受信部３は、超音波プローブ２に電気信号を供給して超音波を発生させる送信部（図示しない）と、超音波プローブ２からの信号を受信する受信部（図示しない）とを備えて構成されている。

送受信部３の送信部は、図示しないクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路を備えている。クロック発生回路は、超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。送信遅延回路は、超音波の送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路は、各超音波振動子に対応した個別経路（チャンネル）の数分のパルサを内蔵し、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、超音波プローブ２の各超音波振動子に供給するようになっている。

また、送受信部３の受信部は、図示しないプリアンプ回路、Ａ／Ｄ変換回路、及び受信遅延・加算回路を備えている。プリアンプ回路は、超音波プローブ２の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅されたエコー信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延・加算回路は、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算する。その加算により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。なお、この送受信部３によって加算処理された信号を「ＲＦ信号」と称する。送受信部３から出力されたＲＦ信号は、Ｂモード処理部４又はドプラ処理部５に出力される。

Ｂモード処理部４は、エコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波ラスタデータを生成する。具体的には、Ｂモード処理回路は、ＲＦ信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、その後、出力信号の包絡線を検波し、検波されたデータに対して対数変換による圧縮処理を施す。Ｂモード処理部４により生成されたＢモード超音波ラスタデータはＤＳＣ６に出力される。

ドプラ処理部５は、直交位相検波部５１、レンジゲート（ＲＧ）処理部５２、ウォール・フィルタ５３、及びＦＦＴ演算部５４を備えて構成されている。

直交位相検波部５１は、基準発信器からの基準信号及びその９０度の位相差をもつ基準信号と、送受信部３から出力されたＲＦ信号とを混合する。レンジゲート（ＲＧ）処理部５２は、混合信号のうちの高周波成分を除去してドプラ偏移周波数成分のみからなるドプラ信号を得て、そのうち、被検体内の所望の深さのドプラ信号を抽出する。ウォール・フィルタ５３は、レンジゲート処理部５２からのレンジゲートで指定された被検体内の所定位置のドプラ信号から、比較的動きの遅い血管壁、心臓壁などの不要低周波ドプラ信号を除去して、検出すべき血流のドプラ信号を抽出する。ＦＦＴ演算部５４は、ウォール・フィルタ５３で抽出されたドプラ信号に対して周波数解析を行なってその解析結果であるドプラスペクトラム信号を得て、ＤＳＣ６に出力する。これにより、表示部８には、例えばＢモード断層像とともにドプラスペクトラム画像が表示される。

オートトレース部７は、ＦＦＴ演算部５４から出力されたドプラスペクトラム信号の最大速度Ｖｐを時間方向にトレースして、Ｖｐのトレース波形を検出する。これにより、最大速度Ｖｐのトレース波形は、ドプラスペクトラム画像の辺縁部をトレースした波形となる。また、オートトレース部７は、ドプラスペクトラム信号の平均速度Ｖｍを時間方向にとレースして、Ｖｍのトレース波形を検出しても良い。オートトレース部７はＶｐ、Ｖｍのトレース波形データを表示部８に出力する。これにより、表示部８に、Ｖｐ、Ｖｍのオートトレース波形が表示される。例えば、ドプラスペクトラム画像とＶｐ、Ｖｍのオートトレース波形とを重ねて表示部８に表示する。さらに、オートトレース部７は、検出したＶｐ、Ｖｍのトレース波形データをヒストグラム作成部９１に出力する。なお、このオートトレース部７が、この発明の「オートトレース手段」に相当する。

ＤＳＣ６（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：デジタルスキャンコンバータ）は、直交座標系で表される画像を得るために、超音波ラスタデータを直交座標で表される画像データに変換する（スキャンコンバージョン処理）。ＤＳＣ６から表示部８に画像データが出力され、表示部８にその画像データに基づく画像が表示される。例えば、ＤＳＣ６は、Ｂモード超音波ラスタデータに基づいて２次元情報としての断層像データを生成し、その断層像データを表示部８に出力する。表示部８はその断層像データに基づく断層像を表示する。

オートレンジ／オートＢＬＳ処理部９は、オートトレース部７から出力されたトレース波形データに基づいて血流（運動流体）の状態を判別し、その判別結果に基づいてドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を求める。このとき、オートレンジ／オートＢＬＳ処理部９は、血流状態に応じてドプラ速度レンジを決定する条件を変えて、ドプラ速度レンジを決定する。なお、このオートレンジ／オートＢＬＳ処理部９が、この発明の「レンジ処理手段」に相当する。

まず、血流（運動流体）の状態を定義するため、ドプラスペクトラム画像を４種類の状態に分類した。この分類について図２を参照して説明する。図２は、血流の状態を説明するためのドプラスペクトラム画像を示す図である。

図２（ａ）に示すドプラスペクトラム画像Ａのように、血流の方向が片方（正側又は負側）のみの場合を状態Ａとする。例えば、頸動脈を診断部位としてスキャンした場合、状態Ａのドプラスペクトラム画像が得られる。また、図２（ｂ）に示すドプラスペクトラム画像Ｂのように、血流の方向が心拍周期中に両方（正側と負側）にある場合を状態Ｂとする。例えば、肺動脈を診断部位としてスキャンした場合、状態Ｂのドプラスペクトラム画像が得られる。また、図２（ｃ）に示すドプラスペクトラム画像Ｃのように、現行の速度レンジに対して血流速度が大きすぎて折り返し（エイリアシング現象）が発生している場合を状態Ｃとする。また、図２（ｄ）に示すドプラスペクトラム画像Ｄのように、信号が欠落している場合を状態Ｄとする。

頸動脈など多くの診断部位では、状態Ａのように血流の方向は片方（正側又は負側）のみとなるが、肺静脈など心臓に近い診断部位では、状態Ｂのように血流の方向は両方（正側と負側）になる。また、状態Ａ、Ｂともに、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）が小さすぎると折り返し（エイリアシング現象）が発生して状態Ｃになる。図２（ｃ）に示す状態Ｃは、元々は状態Ａにおける正側の信号が折り返って負側の成分として表示されている。また、状態Ｄはドプラ信号が欠落した場合であって、ドプラスペクトラム画像の辺縁が判別できなくなるため、０［Ｈｚ］付近にオートトレース波形が集中することになる。また、感度が悪く、ノイズが多い場合も、ドプラスペクトラム画像は状態Ｄのようになる。

ヒストグラム作成部９１は、オートトレース部７から出力された最大速度Ｖｐのトレース波形データに基づいて各速度の頻度を求め、速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成する。そして、ヒストグラム作成部９１は、作成したヒストグラムを状態判別部９２に出力する。例えば、ヒストグラム作成部９１は、所定の観測時間（例えば１．２５秒）の間における各速度の頻度を求めて頻度の分布を表すヒストグラムを作成し、そのヒストグラムを状態判別部９２に出力する。なお、このヒストグラム作成部９１が、この発明の「ヒストグラム作成手段」に相当する。

ここで、図２に示す４種類のドプラスペクトラム画像に基づいて作成されたヒストグラムについて、図３を参照して説明する。図３は、ドプラスペクトラム画像に対応するヒストグラムを示す図である。横軸はＰＲＦ（サンプリング周波数ｆｓに相当）で正規化された周波数であり、縦軸は速度の頻度を示している。

図３（ａ）は、状態Ａのトレース波形データに基づいて作成されたヒストグラムである。状態Ａでは、血流の方向が片方のみ（正側又は負側のみ）であるため、ヒストグラムの分布は周波数の正側又は負側に偏っている。なお、状態Ａでは、ヒストグラムが周波数の正側又は負側に偏っているため、正側に偏っている場合のヒストグラムと、負側に偏っている場合のヒストグラムを図示した。

図３（ｂ）は、状態Ｂのトレース波形データに基づいて作成されたヒストグラムである。状態Ｂでは、血流の方向が両方（正側と負側）にあるため、ヒストグラムの分布は周波数の正側及び負側に跨っている。なお、状態Ｂでは、ヒストグラムが周波数の正側又は負側に偏っているため、正側に偏っている場合のヒストグラムと、負側に偏っている場合のヒストグラムを図示した。

図３（ｃ）は、状態Ｃのトレース波形データに基づいて作成されたヒストグラムである。状態Ｃでは、血流速度が大きすぎて折り返しが発生しており、ヒストグラムの分布は周波数の正側又は負側に偏っている。なお、状態Ｃでは、ヒストグラムが周波数の正側又は負側に偏っているため、正側に偏っている場合のヒストグラムと、負側に偏っている場合のヒストグラムを図示した。

図３（ｄ）は、状態Ｄのトレース波形に基づいて作成されたヒストグラムである。状態Ｄでは、信号が欠落しているため、ヒストグラムの分布の幅は狭くなっている。

図３（ａ）〜（ｄ）中、下限値ＬＬはヒストグラムの所定範囲内における周波数の下限値であり、上限値ＵＬはその所定範囲内における周波数の上限値であり、値ＭＬはヒストグラムにおける頻度が最も高くなる周波数である。下限値ＬＬ、上限値ＵＬ、及び値ＭＬは、頻度の所定の閾値における周波数となっている。なお、周波数の下限値ＬＬが、この発明における「速度の最小値」に相当し、上限値ＵＬが、この発明における「速度の最大値」に相当する。

状態判別部９２は、ヒストグラム作成部９１から出力されるヒストグラムを受けると、そのヒストグラムから下限値ＬＬ及び上限値ＵＬを求め、下限値ＬＬ及び上限値ＵＬに基づいて、そのヒストグラムが状態Ａ〜Ｄのうちどの状態を表しているかを判別する。つまり、状態判別部９２は、ヒストグラムから求められた下限値ＬＬ及び上限値ＵＬに基づいて血流（運動流体）の状態を判別し、状態を示す情報をレンジ決定部９３に出力する。レンジ決定部９３は、状態判別部９２から出力された状態を示す情報を受けると、その状態に応じた条件に従ってドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を決定する。なお、状態判別部９２が、この発明の「状態判別手段」に相当し、レンジ決定部９３が、この発明の「レンジ決定手段」に相当する。

ここで、状態判別部９２による状態判別のアルゴリズムと、レンジ決定部９３によるドプラ速度レンジ決定のアルゴリズムについて図４を参照して説明する。図４は、状態判別とドプラ速度レンジ決定のアルゴリズムを説明するためのフローチャートである。

（ステップＳ１０）
まず、ステップＳ１０では、状態判別部９２は、ヒストグラム作成部９１から出力されたヒストグラムの所定範囲内における周波数の下限値ＬＬ及び上限値ＵＬを求める。このとき、状態判別部９２は、予め設定されて条件記憶部１０に記憶されている頻度の閾値を基準として、周波数の下限値ＬＬ及び上限値ＵＬを求める。

（ステップＳ１１）
次に、ステップＳ１１では、状態判別部９２は下限値ＬＬと上限値ＵＬとの差を求め、さらにその差の絶対値（｜ＵＬ−ＬＬ｜）を求める。

（ステップＳ１２、Ｓ１３）
そして、ステップＳ１２では、状態判別部９２は、絶対値（｜ＵＬ−ＬＬ｜）と予め設定された閾値Ａ（この発明の第１の閾値）とを比較し、絶対値（｜ＵＬ−ＬＬ｜）が閾値Ａ以下であれば（ステップＳ１２、Ｎｏ）、ヒストグラムは状態Ｄを表していると判断する（ステップＳ１３）。そして、状態判別部９２は、状態Ｄを示す情報をレンジ決定部９３に出力する。状態Ｄと判別されたということは、そのヒストグラムはノイズなどや信号欠落などを表していることになる。なお、閾値Ａは、ノイズなどを判別するための値を表していることになる。この閾値Ａは条件記憶部１０に予め記憶されており、状態判別部９２は条件記憶部１０から閾値Ａを読み込んで絶対値（｜ＵＬ−ＬＬ｜）と比較し、ヒストグラムが状態Ｄを表しているか否かの判断を行う。

（ステップＳ１４）
レンジ決定部９３は、状態判別部９２から状態Ｄを示す情報を受けると、その状態Ｄに対して設定すべきドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を求める。血流の状態が状態Ｄの場合、レンジ決定部９３は、以下の式（１）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。
式（１）
ｙ（ｎ＋１）＝Ｃ（初期値）

状態Ｄ、式（１）、及び初期値Ｃを関連付けて条件記憶部１０に予め記憶しておき、レンジ決定部９３は状態判別部９２から状態Ｄを示す情報を受けると、状態Ｄに対応する式（１）と初期値Ｃを読み込んで次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。

状態Ｄは、ノイズや信号欠落などの状態を表しているため、初期値Ｃの値を小さく設定しておく。これにより、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）は小さくなるため、ノイズなどの信号に応じたレンジとなる。なお、初期値Ｃが、この発明の「第１の所定値」に相当する。

（ステップＳ１５、Ｓ１６）
また、ステップＳ１２において、状態判別部９２が、絶対値（｜ＵＬ−ＬＬ｜）が閾値Ａより大きい値であると判断した場合（ステップＳ１２、Ｙｅｓ）、次に、状態判別部９２は、｜ＵＬ｜又は｜ＬＬ｜と、予め設定された閾値Ｂ（この発明の「第２の閾値」）とを比較し、｜ＵＬ｜が閾値Ｂよりも大きい値、又は、｜ＬＬ｜が閾値Ｂよりも大きい値であれば（ステップＳ１５、Ｙｅｓ）、ヒストグラムは状態Ｃを表していると判断する（ステップＳ１６）。そして、状態判別部９２は、状態Ｃを示す情報をレンジ決定部９３に出力する。状態Ｃと判別されたということは、そのヒストグラムは折り返しを表していることになる。このようにエイリアシング現象（折り返り）を判別するために、閾値Ｂをナイキスト周波数（ＰＲＦの半分）とする。これにより、｜ＵＬ｜又は｜ＬＬ｜と閾値Ｂとを比較することで、エイリアシング現象（折り返り）が発生しているか否かを判断できる。この閾値Ｂは条件記憶部１０に予め記憶されており、状態判別部９２は閾値Ｂを条件記憶部１０から読み込んで｜ＵＬ｜又は｜ＬＬ｜と比較する。

（ステップＳ１７）
レンジ決定部９３は、状態判別部９２から状態Ｃを示す情報を受けると、その状態Ｃに対して設定すべきドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を求める。血流の状態が状態Ｃの場合、レンジ決定部９３は、以下の式（２）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。
式（２）
ｙ（ｎ＋１）＝Ｄ×ｙ（ｎ）
ここで、Ｄは一定の値であり、ｙ（ｎ）は現行のドプラ速度レンジを表している。なお、値Ｄが、この発明の「第２の所定値」に相当する。
つまり、折り返しが発生しているため、ドプラ速度レンジを大きくしてドプラ波形がレンジ内に納まるように、レンジ決定部９３は、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を現行のドプラ速度レンジｙ（ｎ）の数倍に設定する。例えば、値Ｄを「２」とすることで、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）は現行のドプラ速度レンジｙ（ｎ）の２倍になる。

状態Ｃ、式（２）、及び値Ｄを関連付けて条件記憶部１０に予め記憶しておき、レンジ決定部９３は状態判別部９２から状態Ｃを示す情報を受けると、状態Ｃに対応する式（２）と値Ｄとを読み込んで次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定する。

（ステップＳ１８、Ｓ１９）
また、ステップＳ１５において、状態判別部９２が、｜ＵＬ｜が閾値Ｂ以下、及び、｜ＬＬ｜が閾値Ｂ以下であると判断した場合（ステップＳ１５、Ｎｏ）、次に、状態判別部９２は、｜ＵＬ｜の符号と｜ＬＬ｜の符号が一致するか否かを判断し（ステップＳ１８）、符号が一致しない場合は（ステップＳ１８、Ｎｏ）、ヒストグラムは状態Ｂであると判断する（ステップＳ１９）。そして、状態判別部９２は、状態Ｂを示す情報をレンジ決定部９３に出力する。状態Ｂと判別されたということは、そのヒストグラムは両極性のドプラ波形を表していることになる。

（ステップＳ２０）
レンジ決定部９３は、状態判別部９２から状態Ｂを示す情報を受けると、その状態Ｂに対して設定すべきドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を求める。血流の状態が状態Ｂの場合、レンジ決定部９３は、以下の式（３）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。
式（３）
ｙ（ｎ＋１）＝Ｅ×（｜ＵＬ−ＬＬ｜）
ここで、Ｅは一定の値である。この値Ｅが、この発明の「第３の所定値」に相当する。

状態Ｂ、式（３）、及び値Ｅを関連付けて条件記憶部１０に予め記憶しておき、レンジ決定部９３は状態判別部９２から状態Ｂを示す情報を受けると、状態Ｂに対応する式（３）と値Ｅとを読み込んで次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定する。例えば、値Ｅを「１．２」とすることで、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）は、｜ＵＬ−ＬＬ｜の１．２倍になる。

（ステップＳ２１）
また、ステップＳ１８において、状態判別部９２が、｜ＵＬ｜の符号と｜ＬＬ｜の符号とが一致すると判断した場合（ステップＳ１８、Ｙｅｓ）、ヒストグラムは状態Ａであると判断する（ステップＳ２１）。

（ステップＳ２２）
レンジ決定部９３は、状態判別部９２から状態Ａを示す情報を受けると、その状態Ａに対して設定すべきドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を求める。血流の状態が状態Ａの場合、レンジ決定部９３は、以下の式（４）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。
式（４）
ｙ（ｎ＋１）＝Ｆ×ｍａｘ（｜ＵＬ−ＬＬ｜、｜ＵＬ｜、｜ＬＬ｜）
ここで、Ｆは一定の値である。なお、この値Ｆが、この発明の「第４の所定値」に相当する。

状態Ａ、式（４）、及び値Ｆを関連付けて条件記憶部１０に予め記憶しておき、レンジ処理部９３は状態判別部９２から状態Ａを示す情報を受けると、状態Ａに対応する式（４）と値Ｆとを読み込んで次のレンジｙ（ｎ＋１）を決定する。

また、表示部８の画面において、表示領域の縦方向のα％以内にドプラ波形を表示させる場合は、Ｆ＝１００／αとして次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求めても良い。この場合、図示しないユーザインターフェイスによって操作者がαを入力すると、レンジ決定部９３はそのαを受けてＦ＝１００／αとし、上記式（４）に従ってドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。例えば、操作者によってα＝７０％が入力されると、レンジ決定部９３は、Ｆ＝１００／７０とし、上記式（４）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。この場合、次のドプラ速度レンジは、ｙ（ｎ＋１）＝１００／７０×ｍａｘ（｜ＵＬ−ＬＬ｜、｜ＵＬ｜、｜ＬＬ｜）となる。

以上のように、状態判別部９２が下限値ＬＬと上限値ＵＬに基づいて血流の状態を判別し、レンジ決定部９３がその血流状態に応じた条件（式）に従って、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。

状態Ａ〜Ｄと、条件（式）との関係をまとめると、血流状態が状態Ｄの場合は、式（１）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定し、血流状態が状態Ｃの場合は、式（２）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定し、血流状態が状態Ｂの場合は、式（３）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定し、血流状態が状態Ａの場合は、式（４）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定する。このように、血流状態によって条件（式）を変えて次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を決定することで、血流の状態偏移に追従してドプラ速度レンジを変えることが可能となる。

また、レンジ処理部９３はＢＬＳを算出する。ＢＬＳは、特許文献１に記載の方法と同様の方法により求められる。レンジ処理部９３は、現行のベースラインより上側の最大速度レンジ及び下側の最小速度レンジを求め、最大速度レンジと最小速度レンジとの比較を行い、ベースラインのシフト量を求める。例えば、最大速度レンジと最小速度レンジとの平均値を画面中央に据えるとして、その平均値とベースラインＢＬ＝０との距離を求めることでシフト量を求める。

以上のようにドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）が決定されると、レンジ処理部９３はドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を送受信部３に出力し、速度オフセット（ＢＬＳ）をドプラ処理部５のＦＦＴ演算部５４に出力する。

送受信部３はレンジ決定部９３からドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を受けると、そのドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）に従って超音波プローブ２に超音波を送受信させる。また、ＦＦＴ演算部５４はレンジ処理部９３から速度オフセット（ＢＬＳ）を受けると、そのシフト量だけＦＦＴ処理の読み出しアドレスを変化させて速度のオフセットを調整する。

また、超音波診断装置１には図示しないユーザインターフェイスが備えられている。このユーザインターフェイスには、操作パネルやＴＣＳ（Ｔｏｕｃｈ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｃｒｅｅｎ）などが含まれる。超音波診断装置１を作動させる上で必要な指示、例えばレンジゲートの指定などは、このユーザインターフェイスによって操作可能となっている。また、上述したαの値は、このユーザインターフェイスによって入力可能となっている。

なお、この実施形態において、オートレンジ／オートＢＬＳ処理部９はハードウェアで構成されていても良く、ソフトウェアとして構成されていても良い。例えば、オートレンジ／オートＢＬＳ処理部９をＣＰＵで構成し、記憶部（図示しない）からプログラムを読み込んでそのプログラムを実行することで、ヒストグラム作成部９１、状態判別部９２、及びレンジ決定部９３の機能を実行するようにしても良い。

（動作）
次に、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作について図５を参照して説明する。図５は、この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を示すフローチャートである。

（ステップＳ０１）
まず、被検体に対して超音波を送信し、被検体からの反射波に基づいてＢモード断層像とドプラスペクトラム画像とを生成する。ＦＦＴ演算部５４にて生成されたドプラ波形データは、ＦＦＴ演算部５４からＤＳＣ６を経て表示部８に出力され、Ｂモード断層像とともに表示部８に表示される。さらに、ドプラ波形データは、ＦＦＴ演算部５４からオートトレース部７に出力される。

（ステップＳ０２）
ステップＳ０１にてドプラ波形が取得されると、オートトレース部７は、ドプラスペクトラム画像の辺縁部（最大速度Ｖｐ）を時間方向にトレースし、最大速度Ｖｐのトレース波形を検出する。そして、オートトレース部７は、そのトレース波形データをヒストグラム作成部９１に出力する。

（ステップＳ０３）
ステップＳ０３では、ヒストグラム作成部９１が、最大速度Ｖｐのトレース波形データに基づいて各速度の頻度を求め、速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成する。このとき、ヒストグラム作成部９１は、所定の観察時間（例えば１．２５秒）の間における各速度の頻度を求めてヒストグラムを作成する。そして、ヒストグラム作成部９１は、そのヒストグラムを状態判別部９２に出力する。

（ステップＳ０４）
ステップＳ０４では、状態判別部９２がヒストグラムに基づいて血流の状態を判別し、レンジ決定部９３が血流の状態に応じたドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を求める。状態判別部９２及びレンジ決定部９３は、図４のフローチャートを参照して説明したように、ステップＳ１０〜ステップＳ２２を実行することで、状態判別部９２がヒストグラムに基づいて血流状態を判別し、レンジ決定部９３が、その血流状態に応じて条件（式）を変えて、血流状態に応じたドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を求める。

（ステップＳ０５）
ステップＳ０４でドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）が求められると、レンジ決定部９３はＢＬＳを求める。レンジ決定部９３は、現行のベースラインより上側の最大速度レンジ及び下側の最小速度レンジを求め、最大速度レンジと最小速度レンジとの比較を行い、ベースラインのシフト量を求める。例えば、最大速度レンジと最小速度レンジとの平均値を画面中央に据えるとして、その平均値とベースラインＢＬ＝０との距離を求めることでシフト量を求める。

（ステップＳ０６）
以上のようにドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）が決定されると、レンジ決定部９３は、そのドプラ速度レンジに対応するＰＲＦを送受信部３に出力し、速度オフセット（ＢＬＳ）をドプラ処理部５内のＦＦＴ演算部５４に出力する。送受信部３は、レンジ決定部９３によって求められたドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）に従って超音波プローブ２に超音波を送受信させる。また、ＦＦＴ演算部５４は、レンジ決定部９３によって求められた速度オフセット（ＢＬＳ）に従い、そのシフト量だけＦＦＴ処理の読み出しアドレスを変化させて速度のオフセットを調整する。これにより、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）が更新されることになる。

以上のように、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、スキャンによって取得されたドプラスペクトラム画像に基づいて各速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成し、そのヒストグラムに基づいて血流の状態を判別することができる。そして、その血流状態に応じた条件（式）に従って次のドプラ速度レンジと速度オフセットを求めることで、血流の状態偏移に追従してドプラ速度レンジなどを変えることが可能となる。

次に、超音波診断装置１による動作確認と性能評価を目的としたシミュレーションを実行した。このシミュレーションについて図６から図９を参照して説明する。図６は、血流の状態偏移を説明する模式図である。図７は、状態判別のシミュレーション結果である。図８は、この発明の第１の実施形態に係る手法により得られたシミュレーション結果である。図９は、従来技術に係る手法により得られたシミュレーション結果である。

超音波診断装置１には、東芝メディカルシステムズ社製のＳＳＡ−７７０Ａを用い、超音波プローブ２には、ＰＬＴ−６０４ＡＴ（６．０ＭＨｚリニア型）とＰＳＴ−２５ＡＴ（２．５ＭＨｚセクタ型）を用いた。そして、ＰＲＦを４．５〜６．０［ｋＨｚ］としてＰＷモードでドプラ波形を収集した。また、信号処理シミュレーションにはＭａｔｈＷｏｒｋｓ社製のＭＡＴＬＡＢ（Ｖ６．０Ｒ１３）を用いた。そして、頸動脈と肺静脈のトレース波形データを５〜１０秒間サンプリングし、図６に示す１６種類の状態偏移が得られるように不連続に繋ぎ合わせた。例えば図６に示すように、状態Ｃから開始して、（１）状態Ａに遷移、（２）状態Ａの維持、（３）状態Ｄに遷移、（４）状態Ｄの維持、（５）状態Ａに遷移、・・・の状態遷移をシミュレートした。

図７（ａ）に、最大速度Ｖｐのオートトレース波形を示す。このオートトレース波形は、３２０［Ｈｚ］でサンプリングした際のオートトレース波形を繋ぎ合わせ、カットオフ周波数２０［Ｈｚ］のＬＰＦで処理した後、４０［Ｈｚ］でリサンプルした波形である。縦軸が速度、横軸が時間であり、８５秒間で１６通りの状態遷移の波形を作成した。

ヒストグラム作成部９１によるヒストグラム計算の観測時間を１．２５秒とし、オートレンジ／オートＢＬＳ処理部９による処理をシミュレーションした。

図７（ｂ）に、図７（ａ）に示すオートトレース波形の状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示す。縦軸が状態、横軸が時間である。図７（ｃ）に、オートレンジ／オートＢＬＳ処理部９による状態判別の結果を示す。縦軸が状態、横軸が時間である。実線が期待値を表し、破線がシミュレーション結果を表している。

図７（ｂ）に示すように、例えば、４５〜５０秒の状態は状態Ｃ（ＰＲＦの初期値に対して折り返しが発生している状態）であるが、フィードバック制御によって状態Ａに遷移するのが適切である。この実施形態では、図７（ｃ）に示すように、４５秒付近で状態Ｃから状態Ａに遷移しているため、状態判別部９２は血流の状態を適切に判断していることが分かる。

なお、図７（ｃ）に示すように、２秒付近、６２秒付近に判別エラーが発生しているため、このシミュレーションでは、データ全体で９７％（６５／６７）の確率で状態の判別が可能となった。

次に、この実施形態に係るオートレンジ／オートＢＬＳ処理部９による処理の結果と、従来技術に係る手法により得られた結果とを比較する。この比較を図８及び図９に示す。

図８（ａ）及び図９（ａ）に、速度のオートトレース波形のヒストグラムの時間変化と、上限値ＵＬ、値ＭＬ、下限値ＬＬの時間変化を示す。横軸は時間、縦軸はＰＲＦ（サンプリング周波数ｆｓに相当）で正規化した周波数である。図８（ａ）には、この実施形態に係るヒストグラム作成部９１により作成されたヒストグラムの時間変化を示し、図９（ａ）には、従来技術に係る手法により作成されたヒストグラムの時間変化を示す。

また、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に、ＰＲＦの時間変化を示す。横軸は時間、縦軸は周波数である。図８（ｂ）に示すＰＲＦは、図８（ａ）のヒストグラムを基にして状態判別部９２及びレンジ決定部９３により得られたＰＲＦである。つまり、図４に示すステップＳ０１〜Ｓ２２の処理を実行することで得られたＰＲＦである。

また、図９（ｂ）に示すＰＲＦは、図９（ａ）に示すヒストグラムを基にして従来技術に係る手法により得られたＰＲＦである。なお、従来技術に係る手法では、血流の状態を判別せずに、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を、ｙ（ｎ＋１）＝１００／α×ｍａｘ（｜ＵＬ｜、｜ＬＬ｜、｜ＵＬ−ＬＬ｜）の式に基づいて決定している。つまり、従来技術に係る手法では、血流の状態遷移を考慮せずに、一定の式に従って次のドプラ速度レンジを決定していることになる。なお、αは操作者によって指定される値であり、例えばα＝７０が用いられる。

また、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に、ＢＬＳの時間変化を示す。横軸は時間、縦軸は速度レンジを１６等分した±８ステップのＢＬＳである。図８（ｃ）に示すＢＬＳは、この実施形態に係るレンジ決定部９３により得られたＢＬＳである。図９（ｃ）に示すＢＬＳは、従来技術に係る手法により得られたＢＬＳである。

図８（ｄ）及び図９（ｄ）に、速度のオートトレース波形と、ＰＲＦ及びＢＬＳに対応したドプラ速度レンジの上限（実線）及び下線（破線）を示す。横軸は時間、縦軸は速度である。図８（ｄ）に示すオートトレース波形と速度レンジは、この実施形態に係るオートレンジ／オートＢＬＳ処理部９によって求められたオートトレース波形とドプラ速度レンジである。図９（ｄ）に示すオートトレース波形とドプラ速度レンジは、従来技術に係る手法により得られたオートトレース波形とドプラ速度レンジである。

図８（ｄ）に示すように、この実施形態においては、速度のトレース波形の変動に応じてドプラ速度レンジとオフセットが逐次適切に変化していることが分かる。

また、図８及び図９を比べると、この実施形態に係る超音波診断装置１によれば、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）及び速度オフセット（ＢＬＳ）の不要な変動が少なく、ヒストグラムの変動も少ないことが分かる。特に、２６秒付近の状態Ｄから状態Ａへの遷移では、従来技術に係る方式では、変化直後に負側の速度レンジが急拡大して安定するまで時間を要しているが、この実施形態に係る方式では、安定している。

また、５４〜６１秒付近の状態Ｃ、状態Ｂ、状態Ｃへの遷移では、両方式ともに追従しているが、この実施形態に係る超音波診断装置１の方が、ドプラ速度レンジの精度や応答性能が良いことが分かる。また、７０〜７６秒付近の状態Ｄ、状態Ｂ、状態Ｄへの遷移では、従来技術に係る方式の方が状態Ｄにおいてドプラ速度レンジが下限値まで下がるため、追従性が良いように見えるが、状態Ｂにおけるドプラ速度レンジの追従性や応答性はこの実施形態に係る超音波診断装置１の方が良いことが分かる。

以上のように、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、取得されたドプラスペクトラム画像に基づいて血流（運動流体）の状態を判別し、その状態に応じた条件（式１〜式４）に従ってＰＲＦとＢＬＳを決定することにより、血流の状態変化に応じてドプラ速度レンジとオフセットを変えることが可能となる。これにより、ドプラ波形の変化（血流の状態変化）に追従してドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）とオフセット（ＢＬＳ）を変えてドプラ波形を表示することが可能となる。

つまり、従来技術に係る手法では、血流の状態遷移を考慮せずに、一定の式に従ってドプラ速度レンジを決定したため、血流の状態偏移に起因するドプラ波形の変化に追従してドプラ速度レンジを変えることができなかった。それに対して、この実施形態に係る超音波診断装置１によると、ドプラスペクトラム画像に基づいて血流の状態を判別し、その血流状態に応じて、ドプラ速度レンジを求める条件（式）を変えてドプラ速度レンジを求めているため、血流の状態偏移に起因するドプラ波形の変化に追従してドプラ速度レンジを変えることが可能となる。

（変形例）
次に、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の変形例について説明する。この変形例では、ドプラ波形の折り返しが多重になる場合について説明する。例えば、図４に示すステップＳ１５及びＳ１６にて血流の状態が状態Ｃであると判断された場合、ドプラ波形に折り返しが発生していることになる。この場合、ヒストグラム作成部９１は、ヒストグラムを作成するための観察時間を短くして再度、各速度の頻度を求め、速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成する。

例えば２回の折り返しがある場合は、ヒストグラム作成部９１は、観察時間を半分にして速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成する。観察時間を１．２５秒にしてヒストグラムを作成していた場合は、その観察時間の約半分である０．６５秒にして再度、ヒストグラムを作成する。そして、多重折り返しの多重の回数を求め、その回数に応じた値を値Ｄとし、上記式（２）に従って次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。これにより、折り返しがないドプラ波形を表示部８に表示することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置について図１０を参照して説明する。図１０はこの発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａは、上述した第１の実施形態に係る超音波診断装置１が備えている状態判別部９２の代わりに、別の機能を有する状態判別部９４を備えている。

この第２の実施形態に係る超音波診断装置１Ａは、ドプラスペクトラム画像の辺縁部をトレースすることで辺縁部のトレース波形（最大速度Ｖｐのトレース波形）を求め、そのトレース波形を基にして速度の頻度分布を表すヒストグラムを求め、そのヒストグラムを特定の分布モデルに近似し、近似した分布モデルの平均値や分散などの特徴量に基づいて血流の状態を判別する。例えば、速度の頻度分布を表すヒストグラムをガウス分布などの分布モデルで近似する。

この第２の実施形態では、状態判別部９４が、ヒストグラム作成部９１から出力されたヒストグラムを特定の分布モデルに近似し、その分布モデルの平均値や分散やなどの特徴量を求め、その特徴量に基づいて血流の状態を判別する。

例えば、血流の状態と特徴量（平均値や分散など）とを関連付けたテーブルを予め作成しておき、そのテーブルを条件記憶部１０に予め記憶しておく。そして、状態判別部９４は、近似した分布モデルから特徴量を得ると、条件記憶部１０に記憶されているテーブルを参照することで、その特徴量に対応する状態を示す情報を得る。状態判別部９４は、その状態を示す情報をレンジ決定部９３に出力する。レンジ決定部９３は、ヒストグラムからＬＬとＵＬを求め、上記式（１）〜（４）のいずれかの式のうち、状態判別部９４によって判別された状態に対応する式に従って、次のドプラ速度レンジｙ（ｎ＋１）を求める。さらにレンジ決定部９３は第１の実施形態と同様にＢＬＳを求める。そして、レンジ決定部９３は、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を送受信部３に出力し、速度オフセット（ＢＬＳ）をドプラ処理部５内のＦＦＴ演算部５４に出力する。

以上のように、速度の頻度分布を表すヒストグラムを特定の分布モデルに近似し、その分布モデルから得られた特徴量に基づいても血流の状態を判別することができる。そして、その血流の状態に応じたドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を求めることが可能となる。これにより、ドプラ波形の変化（血流の状態遷移）に追従してドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を変化させることが可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、この発明の第３の実施形態に係る超音波診断装置について図１１を参照して説明する。図１１、はこの発明の第３の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂは、上述した第１の実施形態に係る超音波診断装置１が備えている状態判別部９２の代わりに、別の機能を有する状態判別部９５を備えている。

この第３の実施形態に係る超音波診断装置１Ｂは、ドプラスペクトラム画像の辺縁部をトレースすることで辺縁部のトレース波形（最大速度Ｖｐのトレース波形）を求め、そのトレース波形そのものの特徴量（例えば、平均値、振幅、周波数成分、Ｓ／Ｎ比など）を求め、その特徴量に基づいて血流の状態を判別する。

この第３の実施形態では、状態判別部９５が、オートトレース部７から出力されたトレース波形データを受けると、そのトレース波形の特徴量（例えば、平均値、振幅、周波数成分、Ｓ／Ｎ比など）を求め、その特徴量に基づいて血流の状態を判別する。

例えば、血流の状態と特徴量（平均値や振幅など）とを関連付けたテーブルを予め作成しておき、そのテーブルを条件記憶部１０に予め記憶しておく。そして、状態判別部９５は、トレース波形データから特徴量を得ると、条件記憶部１０に記憶されているテーブルを参照することで、その特徴量に対応する状態を示す情報を得る。状態判別部９５は、その状態を示す情報をレンジ決定部９６に出力する。レンジ決定部９６は、例えば、トレース波形データのＡＣ振幅をドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）とし、ＤＣオフセットを速度オフセット（ＢＬＳ）とする。そして、第１の実施形態と同様に、レンジ決定部９６は、ドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）を送受信部３に出力し、速度オフセット（ＢＬＳ）をドプラ処理部５内のＦＦＴ演算部５４に出力する。

以上のように、トレース波形そのものの特徴量を求めて、その特徴量に基づいても血流の状態を判別することができる。そして、血流の状態に応じたドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を求めることが可能となる。これにより、ドプラ波形の変化（血流の状態遷移）に応じてドプラ速度レンジ（ＰＲＦ）と速度オフセット（ＢＬＳ）を変化させることが可能となる。

この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。 血流の状態を説明するためのドプラスペクトラム画像を示す図である。 ドプラスペクトラム画像に対応するヒストグラムを示す図である。 状態判別と速度レンジ決定のアルゴリズムを説明するためのフローチャートである。 この発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置による一連の動作を説明するためのフローチャートである。 血流の状態偏移を説明する模式図である。 状態判別のシミュレーション結果を示す図である。 この発明の第１の実施形態に係る手法により得られたシミュレーション結果である。 従来技術に係る手法により得られたシミュレーション結果である。 この発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。 この発明の第３の実施形態に係る超音波診断装置の概略的な構成を示すブロック図である。 超音波診断装置によって取得された断層像とドプラスペクトラム画像を示す図である。 従来技術に係る手法によって得られたオートトレース波形を示す図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
３ 送受信部
４ Ｂモード処理部
５ ドプラ処理部
６ ＤＳＣ
７ オートトレース部
８ 表示部
９、９Ａ、９Ｂ オートレンジ／オートＢＬＳ処理部
１０ 条件記憶部
５１ 直交位相検波部
５２ レンジゲート処理部
５３ ウォール・フィルタ
５４ ＦＦＴ処理部
９１ ヒストグラム作成部
９２、９４、９５ 状態判別部
９３ レンジ決定部

Claims (8)

1. 被検体内の運動流体を含む診断部位に向けて超音波を送受信する送受信手段と、
   前記超音波の送受信によって得られる信号に基づいて、前記運動流体の速度を示すドプラスペクトラム画像を生成するドプラ処理手段と、
   前記ドプラスペクトラム画像に基づいて前記運動流体の状態を判別し、前記運動流体の状態に応じた、測定可能な速度を表すドプラ速度レンジを決定するレンジ処理手段と、
   を有し、
   前記送受信手段は、前記決定されたドプラ速度レンジに従って超音波を送受信することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記レンジ処理手段は、
   時間変化する前記ドプラスペクトラム画像の辺縁に基づいて、各速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
   前記ヒストグラムが示す速度の頻度に基づいて前記運動流体の状態を判別する状態判別手段と、
   前記運動流体の状態に応じた前記ドプラ速度レンジを決定するレンジ決定手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記状態判別手段は、前記頻度分布の所定範囲における速度の最大値と最小値を求め、さらに前記最大値と前記最小値との差の絶対値を求め、前記差の絶対値が予め設定された第１の閾値より大きいか否かを判断し、
   前記差の絶対値が前記第１の閾値以下の場合、前記レンジ決定手段は、予め設定された第１の所定値を前記ドプラ速度レンジとすることを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記差の絶対値が前記第１の閾値より大きい場合、前記状態判別手段は、前記最大値の絶対値又は前記最小値の絶対値のいずれかが、前記第１の閾値より大きい第２の閾値より大きいか否かを判断し、
   前記最大値の絶対値又は前記最小値の絶対値のいずれかが前記第２の閾値より大きい場合、前記レンジ決定手段は、前のドプラ速度レンジに予め設定された第２の所定値を乗算することで前記ドプラ速度レンジとすることを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記最大値の絶対値及び前記最小値の絶対値が前記第２の閾値以下の場合、前記状態判別手段は、前記最大値の符号と前記最小値の符号とが一致するか否かを判断し、
   一致しない場合は、前記レンジ決定手段は、前記最大値と最小値の差の絶対値に、予め設定された第３の所定値を乗算することで前記ドプラ速度レンジとし、
   一致する場合は、前記レンジ決定手段は、前記最大値と前記最小値の差の絶対値、前記最大値の絶対値、又は前記最小値の絶対値のいずれかのうちで最大となる値に、予め設定された第４の所定値を乗算することで前記ドプラ速度レンジとすることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記レンジ処理手段は、
   時間変化する前記ドプラスペクトラム画像の辺縁に基づいて、各速度の頻度分布を表すヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
   前記ヒストグラムを所定の分布に近似し、その近似した分布の特徴量を求め、その特徴量に基づいて前記運動流体の状態を判別する状態判別手段と、
   前記運動流体の状態に応じた前記ドプラ速度レンジを決定するレンジ決定手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
7. 前記レンジ処理手段は、
   時間変化する前記ドプラスペクトラム画像の辺縁を表すトレース波形を作成するオートトレース手段と、
   前記トレース波形の特徴量を求め、その特徴量に基づいて前記運動流体の状態を判別する状態判別手段と、
   前記運動流体の状態に応じた前記ドプラ速度レンジを決定するレンジ決定手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
8. 前記レンジ処理手段は、前記ドプラ速度レンジを求めるとともに、前記運動流体の状態に応じた速度オフセットを求め、
   前記ドプラ処理手段は、前記速度オフセットに従って前記ドプラスペクトラム画像を生成することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の超音波診断装置。

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