JP2678124B2 - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents

超音波ドプラ診断装置

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JP2678124B2
JP2678124B2 JP5001994A JP199493A JP2678124B2 JP 2678124 B2 JP2678124 B2 JP 2678124B2 JP 5001994 A JP5001994 A JP 5001994A JP 199493 A JP199493 A JP 199493A JP 2678124 B2 JP2678124 B2 JP 2678124B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体内部の血流検出、
又は血流速度、血流量等を測定する超音波ドプラ診断装
置に関し、特に二次元ドプラ断層像の画像処理技術の改
良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、生体内部の血流検出、又は血流速
度、血流量等を測定する超音波ドプラ診断装置が知られ
ているが、この超音波ドプラ診断装置においては、血流
等の運動反射体速度の空間分布を表す二次元ドプラ断層
像を表示する際、ドプラシフト信号を自己相関器に通
し、自己相関器の複素出力データより平均周波数を演算
により求め、算出した平均周波数を空間的に補間して表
示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た補間処理では、自己相関器出力を平均周波数に変換し
た時点でドプラ信号はスカラー量に変換され、ドプラシ
フト信号の強度やその相関強度に関する情報が失われて
しまい、その結果ドプラ信号、ノイズ等の差異を問わ
ず、全画素上の平均周波数データを同等の重み付けで補
間するため、孤立したカラーノイズに対しても補間を行
ってしまい、ノイズの出現頻度を増大させることとな
り、画像のS/N比が劣化してしまうという問題点があ
った。
【0004】また、ドプラシフト信号のサンプル周波数
によって決定されるナイキスト周波数付近で発生する周
波数の折り返し現象に対し、正の速度の最大値と負の速
度の最大値とを平均化するため、誤ってほぼゼロに推定
され、カラーフロー表示において黒抜け現象が生じてし
まうという問題点がある。
【0005】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、その目的は、自己相関出力の信号
強度(相関の強度)に応じて周波数出力に重み付けを行
い、相関の弱いノイズ等の信号による影響を小さくして
画像のS/N比を改善し得ると共に、折り返し付近の周
波数に対して正しく補間が行える超音波ドプラ診断装置
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みなされたものであり、所定の繰返し周期で超音波パル
スを送信し、運動反射体により反射された反射波を受信
し、受信した反射波のドプラシフト周波数を検出して運
動反射体の運動速度を表示する超音波ドプラ装置におい
て、受信信号を直交検波して複素受信信号を求める直交
検波器と、直交検波器から出力された複素受信信号につ
いて自己相関演算を行う複素自己相関演算器と、複素自
己相関器から出力された複素自己相関データに基づき、
各走査線間の各画素についての複素補間データを求める
空間複素補間器と、走査線上の画素については前記複素
自己相関データの偏角から速度を求め、走査線間の画素
については前記複素補間データの偏角から速度値を求め
る速度演算器と、を備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】上述構成に基づき、本発明に係る超音波ドプラ
診断装置は、送受信部より所定の繰返し周期で超音波パ
ルスを送信し、送受信部により送信部より発射されかつ
運動反射体により反射された反射波を受信し、送受信部
が受信した反射波のドプラシフト周波数を検出して運動
反射体の運動速度を複素自己相関演算器により推定し、
複素自己相関演算器の複素出力を座標変換器により二次
元座標に座標変換する。座標変換器により二次元座標に
座標変換された走査線が位置する実データ間を空間複素
補間器により複素演算にて空間補間する。これにより、
自己相関出力の信号強度(相関の強度)に応じて周波数
出力に重み付けを行い、相関の弱いノイズ等の信号によ
る影響を小さくして画像のS/N比を改善し得ると共
に、折り返し付近の周波数に対して正しい補間を行う。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。
【0009】図1は、本発明に係る超音波ドプラ診断装
置の構成を示すブロック図である。超音波ドプラ診断装
置は、生体100へ超音波を送受するプローブ1を有し
ており、プローブ1には、プローブ1へ所定の繰返し周
期で電気信号を送信すると共に、生体100内部の血流
等の運動反射体により反射された反射波を受けたプロー
ブ1の受信信号を受信する送受信器2が接続されてい
る。そして、送受信器2には、プローブ1から発射され
る超音波パルスビームを機械的又は電気的な角度偏向な
どによって走査させて超音波パルスビームで生体100
内を周期的に走査あるいは所望の偏向角にて走査を停止
する走査制御器3が接続され、更に送受信部2が受信し
た受信信号を検波する検波器4と、送受信部2が受信し
た受信信号を直交座標に割り当てる直交検波器5とが並
列に接続されており、走査制御器3には、直交検波器5
へ出力するタイミング信号を生成するタイミング信号発
生器6が接続されている。
【0010】また、検波器4には、検波器4の出力をデ
ジタル信号に変換するA/D変換器7が接続されてお
り、A/D変換器7には、デジタルスキャンコンバータ
(DSC)8が接続されている。更に、DSC8には、
DSC8の出力と後述する速度演算器22を介して空間
複素補間器18の出力を合成する合成器9が接続されて
おり、合成器9には、合成器9の出力をアナログ信号に
変換するD/A変換器10が接続されており、D/A変
換器10には表示器11が接続されている。
【0011】一方、直交検波器5には、直交検波器5の
出力をデジタル信号に変換するA/D変換器12が接続
されており、A/D変換器12には、クラッタ除去フィ
ルタ13が接続されており、クラッタ除去フィルタ13
には、運動反射体の運動速度を推定する複素自己相関演
算器としての自己相関器14が接続されている。更に、
自己相関器14には、DSC15が接続されており、D
SC15は、自己相関器14の複素出力を二次元座標に
座標変換する座標変換器16と、座標変換器16により
変換された二次元座標のX、Y成分をそれぞれ記憶する
二次元配列メモリ17とにより構成されている。
【0012】そして、DSC15には、座標変換器16
により座標変換された二次元座標の走査線間を複素演算
により空間補間する空間複素補間器18が接続されてお
り、空間複素補間器18は、速度演算器22を介して合
成器9に接続されている。
【0013】図2は、本発明に係る空間複素補間器18
の構成を示すブロック図である。
【0014】空間複素補間器18は、自己相関器14の
複素出力の実数部Rxn(T)と、自己相関器14から出
力されたデータの画素位置と補間される画素との距離d
nの逆数1/dnとを乗算する乗算器18a,18b,
18c,18dを有するとともに、自己相関器14の複
素出力の虚数部Ryn(T)と、自己相関器14から出力
されたデータの画素位置と補間される画素との距離dn
の逆数1/dnとを乗算する乗算器19a,19b,1
9c,19dとを有している。ここで、空間複素補間器
18は自己相関器14から出力されたデータの画素位置
と補間される画素との距離を算出する機能を有する。ま
た、乗算器18a,18b,18c,18dは、乗算器
18a,18b,18c,18dの出力を加算する加算
器20に接続されており、乗算器19a,19b,19
c,19dは、乗算器19a,19b,19c,19d
の出力を加算する加算器21に接続されており、加算器
20、21は速度演算器22に接続されている。
【0015】次に、本実施例の作用について説明する。
【0016】送受信器2より所定の繰返し周期で超音波
パルスを送信し、送受信器2により発射されかつ血流等
の運動反射体により反射された反射波を受信する。更
に、送受信器2が受信する反射波は直交検波器5により
検波され、直交検波器5により検波されたドプラシフト
信号は、A/D変換器12によりデジタル化され、クラ
ッタ除去フィルタ13によりクラッタ信号が除去され
る。そして、デジタル化されたドプラシフト信号は自己
相関器14へ送られ、自己相関器14は偏角を求めずに
実数データと虚数データとを分離したまま座標変換器へ
16へ送る。座標変換器16は、自己相関器14の複素
出力をサンプルされた空間上の位置と対応させながらそ
れぞれの二次元配列メモリ17上に記憶する。
【0017】更に、表示すべき画素位置に自己相関器1
4の出力データが存在する場合、空間複素補間器18は
補間処理を行わず複素データを速度演算器22へ送り、
速度演算器22は該複素データを極座標変換して平均周
波数fm を出力する。
【0018】また、表示すべき画素位置に自己相関器1
4の出力データが存在しない場合、その画素の周囲でデ
ータを持つ複数の画素データを二次元配列メモリ17か
ら読み出し、空間複素補間器18により空間補間を行
い、空間複素補間器18により算出された複素補間デー
タを速度演算器22に送り、速度演算器22は極座標変
換して平均周波数fm を出力する。
【0019】速度演算器22からの出力は、DSC8か
らの出力と合成器9にて合成され、D/A変換器10で
アナログ信号に変換されて、表示器11で表示される。
【0020】ここで、空間補間処理について図3を用い
て説明する。
【0021】近接する4つの画素データR1 (T)、R
2 (T)、R3 (T)、R4 (T)から1つの画素デー
タを補間により算出する場合、二次元配列メモリ17に
記憶された自己相関器14の出力Rn (T)と、自己相
関器14から出力されたデータの位置と補間されるべき
画素の中心との距離dnの逆数1/dnとを乗算する。
なお、Rn (T)はラグ(遅延時間)を超音波の送信繰
返し周期Tとするドプラシフト信号の自己相関であり、
nはドプラシフト信号の位置を表し、画素位置と一致す
る。なお、Rn (T)は実数部Rxn(T)と虚数部Ryn
(T)との2つのデータから成り、これらを別々に補間
を行う。そして、補間される画素のデータは次式により
与えられる。
【0022】 Rxi(T)=Σ(n=1 〜N){Rxn(T)/dn} …(1) Ryi(T)=Σ(n=1 〜N){Ryn(T)/dn} …(2) なお、Nは補間に使用される画素データの数であり、本
実施例では4つの画素データより補間されるべき画素を
算出するのであるからNは4である。
【0023】そして、補間されたデータ(Rxi(T),
yi(T))を極座標変換した偏角から平均周波数fm
が求められる。
【0024】 fm =Tan-1{Ryi(T)/Rxi(T)}/2πT …(3) 以上の動作と同様にして補間データを次々求め、図3の
斜線(自己相関器出力のデータを持つ画素)で囲む部分
を補間し、画像を滑らかにする。
【0025】なお、上述実施例においては、4点のデー
タR1 (T)、R2 (T)、R3 (T)、R4 (T)に
より補間データを求めているが、これに限らず、6点の
データでもよい。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波ド
プラ診断装置によれば、複素自己相関演算器の複素出力
を座標変換器により二次元座標に座標変換し、座標変換
器により二次元座標に座標変換された走査線が位置する
実データ間を空間複素補間器により複素演算にて空間補
間するように構成したので、自己相関出力の信号強度
(相関の強度)に応じて周波数出力に重み付けを行っ
て、相関の弱いノイズ等の信号による影響を小さくする
ことができ、画像のS/N比を改善することができ、ま
た折り返し付近の周波数に対して正しい補間を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波ドプラ診断装置の構成を示
すブロック図である。
【図2】本発明に係る空間複素補間器の構成を示すブロ
ック図である。
【図3】本発明の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
1 プローブ 2 送受信器 11 表示部 14 自己相関器 16 座標変換器 17 二次元配列メモリ 18 空間複素補間器 18a,18b,18c,18d 乗算器 19a,19b,19c,19d 乗算器 20,21 加算器 22 速度演算器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の繰返し周期で超音波パルスを送信
    し、運動反射体により反射された反射波を受信し、受信
    した反射波のドプラシフト周波数を検出して運動反射体
    の運動速度を表示する超音波ドプラ装置において、受信信号を直交検波して複素受信信号を求める直交検波
    器と、 直交検波器から出力された複素受信信号について自己相
    関演算を行う複素自己相関演算器と、 複素自己相関器から出力された複素自己相関データに基
    づき、各走査線間の各画素についての複素補間データを
    求める空間複素補間器と、 走査線上の画素については前記複素自己相関データの偏
    角から速度を求め、走査線間の画素については前記複素
    補間データの偏角から速度値を求める速度演算器と、 を備えることを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
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US8088069B2 (en) 2006-12-22 2012-01-03 Olympus Medical Systems Corp. Ultrasonic doppler diagnosis device

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