JP2790773B2 - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波ドプラ診断装置
の機能に関し、特に被検体のドプラ偏移周波数を経時的
に表したドプラ波形のトレース機能に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、心機能や血管機能等を診断する
超音波診断装置として、超音波ビームを走査して得られ
る受信信号が、血流等の運動体によってドプラシフトを
受けることを利用したいわゆる超音波ドプラ診断装置が
公知である。

【０００３】この超音波ドプラ診断装置では、得られた
受信信号に対して所定の直交検波を行ってドプラ信号を
抽出し、更にこのドプラ信号に対して自己相関処理及び
速度演算処理を行うことによりドプラ偏移周波数を求め
ている。

【０００４】そして、得られたドプラ偏移周波数の経時
変化、即ちドプラ波形（ドプラスペクトラム）を観察す
るために、横軸を時間ｔ、縦軸をドプラ偏移周波数ψd
とし、更にこのドプラ偏移周波数の分布の多少を輝度の
高低で表したドプラ波形をモニタに表示し、その波形か
ら所定の診断を行う。

【０００５】例えば、ドプラ波形をトレースするいわゆ
るトレース計測においては、オペレータがトラックボー
ル等を用いてモニタに表示されたドプラ波形をトレース
し、所定のトレースラインを抽出する。そして、このト
レースラインに基づいて、所定期間内における運動体の
平均運動速度や、別途求めた血管の断面積を積算して血
流量等を演算し、得られた演算結果から心機能や血管機
能等の診断を行うことができるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来から、ドプラ波形
のトレースをオペレータが実行すると、トレースに個人
差が生じて、診断結果がばらついてその信頼性が低下し
てしまうという問題があった。そこで、このばらつきを
低減するためにドプラ波形を自動的にトレースするオー
トトレース機能を超音波診断装置に設けることが提案さ
れている。

【０００７】しかしながら、手動によるトレース処理と
は反対に、オートトレース処理では、モニタに表示され
るまでオペレータはそのトレースラインの状態を知るこ
とができない。即ち、オートトレース処理に際しては、
予めオペレータがトレースレベル（ドプラ波形の最高輝
度レベルを基準とした所定輝度レベル）を設定すると、
このトレースレベルに該当するドプラ波形上の座標が判
定されトレースが行われる。

【０００８】従って、設定した輝度レベルが最適でない
場合には、意図したトレースラインが得られなかった。
そして、この場合には、オペレータは再度トレースレベ
ルを設定し、最適なトレースラインが得られるまでは、
前の処理結果を消去して上記のトレース処理を繰り返さ
なければならなかった。

【０００９】このように、オートトレース処理を採用す
ることにより、最適のトレースラインを得るために、か
えって手動トレースよりも診断時間が長くなる場合があ
り、超音波診断において要求されている診断時間の短縮
化に反することとなるという問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、トレース処理を繰り返すことなく、最
適なトレースラインが短時間で得られる超音波ドプラ診
断装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超音波ドプラ診断装置は、以下のよう
な特徴を有する。

【００１２】超音波ビームを被検体に送受波し、受信波
に基づいて、ドプラ偏移周波数の経時変化を表すドプラ
波形を抽出する超音波ドプラ診断装置において、前記ド
プラ波形の複数の所定トレースレベルをそれぞれ一時に
オートトレースして、複数のトレースラインを抽出する
オートトレース手段を有することを特徴とする。

【００１３】複数の前記トレースレベルは、前記ドプラ
波形の所定輝度レベルであって、前記ドプラ波形におけ
る最高輝度レベルに対してそれぞれ所定量低い輝度レベ
ルであることを特徴とする。

【００１４】抽出された複数の前記トレースラインを記
憶する記憶手段を有し、オペレータの選択により、任意
のトレースラインが前記記憶手段から呼び出されてモニ
タに表示されることを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明に基づく超音波ドプラ診断装置によれ
ば、オペレータの選択したトレースレベルにかかわら
ず、１回のトレース処理により複数のトレースレベルに
対応する複数のトレースラインを抽出する。

【００１６】従って、抽出された複数のトレースライン
のうち、例えばオペレータが選択しモニタに表示された
トレースラインが意図する最適なものでない場合であっ
ても、他のトレースレベルに対応するトレースラインは
既に抽出されているので、他のトレースレベルを再選択
するだけで、直ちにそのトレースラインを表示すること
が可能である。

【００１７】このように、最適なトレースラインを得る
ためのトレース処理、特にトレース座標の判定等を繰り
返す必要がなく、診断時間の短縮化を図ることができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。

【００１９】図１は、本発明に係る実施例の超音波ドプ
ラ診断装置を示す概略ブロック図である。

【００２０】送受信回路１２は、探触子１０の超音波ビ
ームの送受波を制御する回路である。直交検波回路１４
は、送受信回路１２に接続され、受信信号に対して所定
の参照波を掛け合わせて直交検波を行う検波部である。

【００２１】直交検波によって得られた実数部と虚数部
の２つの信号から構成されるドプラ信号は、図示しない
所定の高域通過フィルタ（ハイパスフィルタ）等によっ
て高速度（高周波数帯域）のドプラ信号のみが抽出され
る。被検体を血管とすれば、この高域通過フィルタによ
って抽出されるドプラ信号は、血流に係る信号である。
なお、このフィルタを低域通過フィルタとすれば、低速
度のドプラ信号、例えば心筋等の生体組織に係る信号を
抽出することができる。

【００２２】自己相関回路１６は、抽出された高周波数
帯域のドプラ信号に対して公知の相関演算処理を行って
自己相関を求める回路であり、この自己相関回路１６に
は、自己相関回路１６で求められた相関信号に基づい
て、被検体の運動速度をドプラ偏移周波数として求める
速度演算回路１８が接続されている。

【００２３】そして、この速度演算回路１８には、制御
回路（ＣＰＵ）２４に制御されたメモリ２０が接続さ
れ、演算されたドプラ偏移周波数を１フレーム毎に記憶
し、トレース処理部３０に出力する。

【００２４】一方、入力部２２は、オペレータが、計測
や診断の所定条件、モニタ４２での表示状態を設定する
ためのキーボードやトラックボール等である。また、こ
の入力部２２からは、モニタ４２に表示するトレースラ
インのトレースレベルすなわちドプラ波形の最高輝度レ
ベルよりも所定量低い輝度レベルを設定したり、その変
更等が指示される。

【００２５】入力部２２で設定された各種条件は、ＣＰ
Ｕ２４を介してグラフィック表示回路２６に出力され
る。そして、グラフィック表示回路２６は、ＣＰＵ２４
に制御され、設定された各種条件に応じたラインデー
タ、スケールデータ、キャラクタ、そしてドプラ波形の
トレースレベル等の情報をトレース処理部３０に供給す
る回路である。

【００２６】トレース処理部３０は、基準ノイズレベル
を検出するノイズレベル検出回路３２と、ドプラ波形を
オートトレースするオートトレース回路３４とから構成
されている。

【００２７】ここで、ノイズレベル検出回路３２は、ド
プラ波形データの存在確率の低い、例えば画像領域の上
縁部、下縁部等における各画素の輝度分布から、基準ノ
イズレベルを検出する回路であり、本実施例において必
ずしも必要な回路ではない。しかし、一般的に超音波画
像にはノイズが多いので、上記ノイズレベル検出回路３
２を設けて基準ノイズレベルを検出し、これを参照して
ドプラ波形をオートトレースすれば、トレースの精度及
び抽出されたトレースラインの平滑性を向上させること
が可能である。

【００２８】オートトレース回路３４は、ドプラ波形に
おける特定ドプラ偏移周波数の分布が最も多い、すなわ
ちパワーが大きいことを示す最高輝度レベルを基準とし
た場合に、この最高輝度レベルよりも所定量だけ低い輝
度レベルに該当するドプラ波形上の各座標の画素を、１
回のトレース処理時にそれぞれ判定する。そして、この
画素をそれぞれオートトレースして、対応する複数のト
レースラインを同時に抽出する回路である。

【００２９】抽出された複数のトレースラインは、一旦
オートトレース回路３４の図示しない記録部に記録さ
れ、オペレータが入力部２２を介して選択したトレース
レベルに該当するトレースラインの情報が、この記録部
から呼び出され、ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバー
タ）４０を介してモニタ４２上に表示される。

【００３０】また、トレース処理部３０の出力側には、
同じく図示しない平均速度演算回路が接続されている。
この平均速度演算回路では、抽出されたトレースライン
情報に基づいて、所定の演算処理を行って、所定期間内
における運動体の平均運動速度や、血管における血流
量、トレースラインのピーク比率等を求める。そして、
求められた平均運動速度等の情報は、トレースライン情
報等と合成され、ＤＳＣ４０を介してモニタ４２上に表
示される。

【００３１】次に、本実施例の特徴である、オートトレ
ース回路３４におけるデータ処理手順について図１及び
図２を用いて説明する。ここで、図２はオートトレース
回路３４におけるオートトレースの手順を示している。

【００３２】トレース処理におけるノイズの影響を低減
するために、前述のようにノイズレベル検出回路３２を
要求に応じて設けた場合には、まずこのノイズレベル検
出回路３２が、ドプラ波形のベースライン位置（運動速
度０を示す位置）に基づいて、基準ノイズレベルを検出
するデータサンプル領域を求める。そしてこのデータサ
ンプル領域において基準ノイズレベルを検出し、オート
トレース回路３４に出力する。

【００３３】オートトレース回路３４は、まず、メモリ
２０からドプラ波形を含む１フレーム分の超音波画像デ
ータを取り込む（Ｓ１）。

【００３４】そして、オペレータが入力部２２を操作し
て設定されたスケール条件やキャラクタデータ等が、グ
ラフィック表示回路２６からトレース処理部３０に供給
され、これに対応してドプラ波形に所定の画像処理が行
われる（Ｓ２）。また、この画像処理においては、ドプ
ラ波形を平滑化するための公知の移動平均化処理等も行
われる。次に、この画像処理の結果は、モニタ４２に超
音波画像としてフリーズ表示（静止画表示）される。

【００３５】オペレータは、フリーズ表示された超音波
画像に対して、入力部２２を操作してトレースレベルを
選択し（Ｓ３）、更に、トレース範囲を選択する（Ｓ
４）。なお、このトレースレベルの選択とトレース範囲
の選択はどちらが先であってもよい。また、トレース範
囲の選択にあたり同時にトレース方向等の条件の選択を
行ってもよい。

【００３６】ここで、トレースレベル、すなわちドプラ
波形の複数の所定輝度レベルとは、具体的には、図３に
示すように、ドプラ波形の最高輝度レベル（そのドプラ
偏移周波数の分布が最も多く、そしてその周波数のパワ
ーが大きいことを意味する輝度レベル）に対して所定量
だけ低く、診断において統計的に必要最小の複数の輝度
レベルをいう。例えば、最高輝度レベルを０ｄＢとした
場合には、この最高輝度レベルよりも０ｄＢ，−３ｄ
Ｂ，−６ｄＢ，−９ｄＢ，−１２ｄＢ，−１８ｄＢだけ
低い輝度レベルである。ただし、この輝度レベルの間
隔、種類はこれには限られず、診断条件や装置によって
可変な値である。更に、この輝度レベルは、オペレータ
が条件に合わせて、入力部２２を操作して任意に変更す
ることが可能なものである。

【００３７】次に、ドプラ波形の複数の所定輝度レベル
に該当する各座標（モニタ４２上の各画素）を判定す
る。そして、それぞれ一時にオートトレースし、対応す
る複数のトレースラインを抽出する（Ｓ５）。なお、上
記所定の輝度レベル：０ｄＢ，−３ｄＢ，−６ｄＢ，−
９ｄＢ，−１２ｄＢ，−１８ｄＢに該当するドプラ波形
上の座標をトレースした結果は、縦軸をドプラ偏移周波
数ｆ（ｖ）、横軸を時間ｔとして図４に示されている。

【００３８】以上のようにして抽出された各トレースラ
インの情報は、オートトレース回路３４内の図示しない
記憶部に記憶される。ただし、この記憶部はオートトレ
ース回路３４の外に設けられていてもよい。

【００３９】次に、オペレータがステップ３（Ｓ３）で
選択したトレースレベルに対応するトレースラインが、
ドプラ波形と合成されてモニタ４２に表示される（Ｓ
６）。例えば、選択したトレースレベルが−９ｄＢであ
る場合には、モニタ４２には、図４に実線で示したトレ
ースラインが表示される。

【００４０】オペレータは表示されたトレースラインを
確認し（Ｓ７）、そのトレースラインが最適なものであ
ればトレース処理は終了し、最適なものでない場合に
は、入力部２２を操作してトレースレベルの変更を指
示、すなわち別のトレースレベルを選択する（Ｓ８）。
すると、新しく選択されたトレースレベルに応じたトレ
ースラインの情報が、オートトレース回路３４内の記憶
部から読み出され、これが田立にモニタ４２に表示され
る（Ｓ９）。

【００４１】以上の処理を繰り返し、最適なトレースラ
インが得られると、トレース処理が終了する。

【００４２】そして、得られたトレースライン情報が平
均速度演算回路に出力され、ここで運動体の平均速度や
血管における血流量、トレースラインの複数のピークの
比率等が求められ、これらの演算結果がＤＳＣ４０を介
してモニタ４２に表示され、心機能や血管機能等の診断
が行われる。

【００４３】このように、本実施例においては、オペレ
ータが選択したトレースレベルにかかわらず、複数の所
定トレースレベルに該当するドプラ波形上の各座標の画
素を、それぞれ一時にオートトレースし、対応する複数
のトレースラインを抽出することとした。

【００４４】従って、トレースレベルの変更を行って
も、対応するトレースラインの情報を記憶部から読み出
すだけで別のトレースラインを表示でき、トレースレベ
ルの変更の都度トレース処理（特に座標判定処理）を繰
り返していた従来の方法に比べ、診断時間を大幅に短縮
することが可能となる。

【００４５】なお、本実施例においては、選択したトレ
ースレベルに対応するトレースラインのみをモニタ４２
に表示することとしたが、図４に示すように選択したレ
ベルのトレースラインを例えば実線で、他のトレースラ
インを点線で、同時に表示してもよい。複数のトレース
ラインを同時に表示することにより、最適なトレースレ
ベルの選択が極めて容易になり、診断時間の短縮化によ
り貢献することが可能となる。

【００４６】また、本実施例では、トレースラインは判
定された座標から順次モニタ４２に表示し、オペレータ
がモニタ４２上でトレースラインを随時観察可能とし
た。しかし、指定範囲について全てのトレース処理が終
了してから、一括してトレースラインを表示してもよ
い。ただし、順次トレースライン表示する方が、オペレ
ータにとっては違和感がなく、また選択したトレースラ
インが最適でないことの判断をより短時間で実行できる
という効果を有する。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超音
波ドプラ診断装置によれば、オペレータの選択したトレ
ースレベルにかかわらず、１回のトレース処理におい
て、複数のトレースレベルにそれぞれ対応する複数のト
レースラインを抽出する。

【００４８】従って、オペレータが選択してモニタに表
示されたトレースラインが意図するものでない場合であ
っても、他のトレースレベルを選択すれば、対応するト
レースラインを直ちに表示することができる。よって、
最適なトレースラインを得るためにトレース処理を繰り
返す必要がなく、診断時間の短縮化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る超音波ドプラ診断装置を
示す概略ブロック図である。

【図２】図１のオートトレース回路３４におけるオート
トレースの手順について示す図である。

【図３】ドプラ偏移周波数と輝度との関係を示す図であ
る。

【図４】抽出されたトレースラインを示す図である。

【符号の説明】

１６ 自己相関回路 １８ 速度演算回路 ２０ メモリ ３０ トレース処理部 ３４ オートトレース回路 ４２ モニタ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61B 8/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波ビームを被検体に送受波し、受信
   波に基づいて、ドプラ偏移周波数の経時変化を表すドプ
   ラ波形を抽出する超音波ドプラ診断装置において、 前記ドプラ波形の所定輝度レベルであって、前記ドプラ
   波形における最高輝度レベルに対してそれぞれ所定量低
   い輝度レベルをトレースレベルとして一時にオートトレ
   ースして、複数のトレースラインを抽出するオートトレ
   ース手段と、抽出された複数の前記トレースラインを記憶する記憶手
   段と、を備え、 オペレータの選択により、任意のトレースラインが前記
   記憶手段から呼び出されてモニタに表示される ことを特
   徴とする超音波ドプラ診断装置。