JP2939640B2 - 被検体内の血流速分布像を二次元表示する超音波診断装置 - Google Patents

被検体内の血流速分布像を二次元表示する超音波診断装置

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JP2939640B2 JP12660490A JP12660490A JP2939640B2 JP 2939640 B2 JP2939640 B2 JP 2939640B2 JP 12660490 A JP12660490 A JP 12660490A JP 12660490 A JP12660490 A JP 12660490A JP 2939640 B2 JP2939640 B2 JP 2939640B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波のドプラ効果を利用して被検体の診
断部位についての血流速分布像を二次元に表示する超音
波診断装置に関し、特に超音波の打出し周期を変えずに
低速血流を計測可能とすると共に、フレームレートを劣
化させることなく低速血流信号まで感度良く検出するこ
とができる超音波診断装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のこの種の超音波診断装置は、第9図に示すよう
に、被検体に超音波を送受信する探触子1と、この探触
子1を制御して超音波を送波する送波制御回路2と、被
検体内から反射され受波した超音波信号を増幅し整相す
る受波増幅整相回路3と、この受波増幅整相回路3から
の受波信号を復調してドプラ偏移を受けた成分のみを取
り出す復調回路4と、この復調回路4からの出力信号を
ディジタル化するA/D変換器5と、このディジタル化さ
れたドプラ信号を入力して被検体内の不要低周波信号を
除去する移動目標検出フィルタ6と、この不要低周波信
号が除去されたドプラ信号を入力して被検体内の血流諸
元を演算する速度演算回路7と、この演算結果のデータ
をアナログ信号に変換して血流像を表示する表示回路系
8とを備えて成っていた。なお、第9図において、受波
増幅整相回路3の出力側には、上記血流像のデータ処理
系と並列に検波回路9及びA/D変換器10が設けられてお
り、このデータ処理系により通常の断層像のデータを処
理するようになっている。
このように構成された従来装置における超音波送受波
の動作を示すと、第10図に示すタイミング線図のように
なる。ここでは、移動目標検出フィルタ6の構成を一次
消去型フィルタとし、一方向あたりの超音波加算回数を
8回とし(第10図(c)参照)、Bモード像を構成する
ライン数を30として(第10図(b)参照)示してある。
この場合は、第10図(a)に示すように超音波打出し信
号の繰り返し周期を例えば4KHzとすると、最大検出速度
は±2KHzとなり、このときのフレームレートは13.3フレ
ーム/秒となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このような従来の超音波診断装置において
は、移動目標検出フィルタ6が一次消去型フィルタで構
成されているので、低速血流信号を感度良く検出するこ
とは難しいものであった。これに対処して、低速血流信
号まで感度良く検出するには、第10図(a)に示す超音
波打出し信号の繰り返し周期を遅くすればよい。例え
ば、上記超音波打出し信号の繰り返し周期を4KHzから2K
Hzに遅くすることにより、上記移動目標検出フィルタ6
の低速血流信号の検出能力を向上することができる。例
えば第11図に示す移動目標検出フィルタ6の特性におい
て、400Hzの低速血流信号について、超音波打出し信号
の繰り返し周期が実線で示す4KHzのときの減衰量は約−
20dBであったのが、破線で示すように打出し周期を4KHz
の1/2の2KHzに遅くすると減衰量は約−9dBとなり、約11
dBだけ検出感度が向上する。ところが、このような対応
策では、前記と同一の条件下においては、フレームレー
トが前記の半分の約6.7フレーム/秒に劣化してしまう
ものであった。従って、心臓内の血流のように動きの速
い部位の表示画像としては、スロー表示となり、診断し
ずらい画像となるものであった。このことから、装置と
しての診断能が低下することがあった。
そこで、本発明は、このような問題点を解決して被検
体内の血流速分布像を二次元表示することができる超音
波診断装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明による被検体内の
血流速分布像を二次元表示する超音波診断装置は、被検
体内の血流を有する部位のある方向へある所定周期で超
音波ビームをN回送受信を行いながら、その送受信方向
を順次移動してエコー信号を取り込む超音波走査を行う
送受信手段と、この送受信手段によって取り込んだ上記
エコー信号の各送受信方向当りN個のデータに対しn個
(n≧2の整数)毎に1個の割合でドプラ演算処理を
し、この処理を各送受信方向に対して行い複数方向の血
流速分布像表示信号を生成する手段と、この生成された
血流速分布像表示信号を二次元表示する手段とを備えて
成るものである。
また、本発明の超音波診断装置の他の構成は、被検体
内へ超音波を送受信する手段と、この送受信手段により
超音波ビームを複数方向へ巡回的に所定の繰り返し周期
毎に送波し、受信方向を変えながら1受信方向当り複数
回ずつ受信を行うように制御する送受信制御手段と、上
記送受信手段からの受信信号を復調する復調回路及びこ
の復調回路の出力信号をディジタル信号に変換するA/D
変換器を有し、前記送受信手段と送受信制御手段によっ
て受信したエコー信号から被検体内の血流によって生ず
るドプラ偏移を受けた信号を抽出するドプラ信号検出手
段と、上記A/D変換器から出力される受信エコー信号か
ら低周波成分の信号を除去する移動目標検出フィルタ及
びこの低周波成分の信号が除去された信号から血流の速
度情報を得る速度演算回路を有し、上記ドプラ信号検出
手段の出力信号から血流速分布像を表示する信号を生成
すると共に前記所定の繰り返し周期毎に巡回的になされ
る各超音波受信方向に対応して血流速分布像表示信号を
巡回的に出力する手段と、この巡回的に出力される血流
速分布像表示信号を各受信方向毎に記憶する手段と、こ
の記憶手段からの出力信号を二次元的血流速分布像とし
て表示する手段とを備えて成るものである。
さらに、通常の断層像の表示のためには、上記超音波
の送受信手段と送受信制御手段によって受信したエコー
信号を、検波回路及びA/D変換器を含む断層像信号生成
手段へ入力させ、それによって断層像信号を生成して上
記記憶手段へ出力するように構成したものである。
また、血流速分布像の二次元表示のためには、前記移
動目標検出フィルタと速度演算回路とを有し血流速分布
像を表示する信号を生成すると共にその信号を巡回的に
出力する手段を並列に複数組設け、その出力信号を択一
的に記憶手段へ出力する切換スイッチ手段を設け、この
切換スイッチ手段の切換スイッチを超音波受信方向に対
応して巡回的に切り換える手段を設けてもよい。
さらに、前記移動目標検出フィルタは、巡回的に変化
する超音波受信方向からの信号であってA/D変換器から
順次出力される信号を入力順に、かつ一巡毎に記憶する
一対のメモリと、このメモリへのデータの書き込み及び
読み出しを交互に行わせる制御回路と、上記A/D変換器
より直接出力されるデータと上記メモリより出力される
データとを超音波受信方向を対応させて減算し出力する
加算器とで構成してもよい。
〔作用〕
このように構成された被検体内の血流速分布像を二次
元表示する超音波診断装置は、超音波送受信手段からの
超音波の打出し周期を変えずにデータの取り込みを超音
波の打出しの1/n間隔とすることにより、取り込むデー
タ数は保持し、それにより表示のためのデータを滅らさ
ずにフレームレートを落とさないようにするものであ
る。この結果、超音波の打出し周期を1/nに変更したの
と同じ効果を出すことができる。これにより、低速血流
信号まで感度良く検出可能となる。
また、本発明の超音波診断装置の他の構成例において
は、超音波送受信手段からの超音波の打出し周期を変え
ないで超音波を複数方向へ送受信することにより、取り
込むデータ数は保持し、それにより表示のためのデータ
を減らさずにフレームレートを落さないようにするもの
である。この結果、低速血流信号まで感度良く検出可能
とする。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
第1図は本発明による超音波診断装置の第一の実施例
を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音
波のドプラ効果を利用して被検体の診断部位についての
血流速分布像を二次元に表示するもので、所定の超音波
打出し周期とした場合に従来技術よりも低速血流を高感
度で検出することをねらったものであり、第1図に示す
ように、探触子1と、送波制御回路2と、受波増幅整相
回路3と、復調回路4と、A/D変換器5と、移動目標検
出フィルタ6と、速度演算回路7と、表示回路系8と、
検波回路9と、A/D変換器10と、演算制御回路13とを備
えて成る。
上記探触子1は、被検体の診断部位に向けて超音波を
送受波するもので、その内部には実際に超音波を打ち出
したり反射波を受信したりする振動子が設けられてい
る。送波制御回路2は、上記探触子1を制御して超音波
を診断部位に向けて送波するもので、図示省略したがそ
の内部には制御回路及びパルス発生器並びに送波遅延回
路等が設けられている。受波増幅整相回路3は、被検体
内の診断部位から反射され上記探触子1で受波した超音
波信号を増幅し整相するもので、図示省略したがその内
部には受波増幅器及び整相回路が設けられている。復調
回路4は、上記受波増幅整相回路3から出力された受波
信号を復調してドプラ偏移を受けた成分のみを取り出す
ものである。A/D変換器5は、上記復調回路4から出力
されるドプラ信号を入力してディジタル化するものであ
る。移動目標検出フィルタ6は、上記A/D変換器5でデ
ィジタル化されたドプラ信号を入力して被検体内の不要
低周波信号を除去するものである。また、速度演算回路
7は、上記移動目標検出フィルタ6で不要低周波信号が
除去されたドプラ信号を入力して被検体内の血流速度、
速度分散、反射強度等の血流諸元を演算するものであ
る。そして、表示回路系8は、上記移動目標検出フィル
タ6及び速度演算回路7による演算結果のデータをアナ
ログ信号に変換して血流像を二次元表示するもので、フ
レームメモリ、D/A変換器などから成る表示回路15と、C
RTなどから成るモニタ16とを有し、血流像だけの表示、
または通常の断層像だけの表示、あるいは通常の断層像
と血流像を重ね合わせた表示などを行うようになってい
る。
さらに、第1図において、前記受波増幅整相回路3の
地力側にて上記血流像のデータ処理系と並列に設けられ
た検波回路9及びA/D変換器10は、探触子1及び送波制
御回路2並びに受波増幅整相回路3によって受信したエ
コー信号を入力して断層像信号を生成し、上記表示回路
15へ出力するもので、このデータ処理系によって通常の
断層像のデータを処理するようになっている。
ここで、本発明においては、上記移動目標検出フィル
タ6及び速度演算回路7に対して演算制御回路13が接続
されている。この演算制御回路13は、上記移動目標検出
フィルタ6及び速度演算回路7の動作をn(n≧2の整
数)系統以上のものとして動作するように制御するもの
で、この制御動作により上記探触子1及び送波制御回路
2並びに受波増幅整相回路3によって取り込んだエコー
信号の各送受信方向当りN個のデータに対しn個(n≧
2の整数)毎に1個の割合でドプラ演算処理をし、この
処理を各送受信方向に対して行って複数方向の血流速分
布像表示信号を生成するようになっている。そして、本
発明では、この演算制御回路13を設けたこと、及びその
制御動作に特徴を有するものである。
次に、このように構成された本発明の超音波診断装置
の動作について、第1図及び第2図を参照して説明す
る。まず、第1図に示す探触子1を被検体の診断部位へ
向けて体表に当接し、超音波の送受信を行う。このと
き、上記探触子1からは、送波制御回路2からの超音波
打出し信号(第2図(a)参照)によって、第3図に示
すように被検体内に扇形をなすように複数方向へ向けて
超音波が発射される。超音波の発射順序は、第3図に示
すように扇形の端からラインNo.を例えば1,2,3,…,30と
して超音波走査線を30本とした場合、第2図(b)に示
すように、ラインアドレス1に対して所定間隔、例えば
1/4KHzの周期で連続して10回送信を行い、その後ライン
アドレス2の方向へ同様にして10回連続して送信を行
う。さらにラインアドレスを順次移動して、ラインアド
レス30までこの送信を繰り返し行い、被検体内を前記扇
形状に走査し、合計300本の超音波ビームの送信を行
う。
このように探触子1から超音波を送信すると、その振
動子の各々から発射された超音波が被検体内を進行する
のに伴って音響インピーダンスの異なる組織境界面で反
射され、また血流や心臓のような運動組織からはドプラ
偏移を生じた反射波が生ずる。そして、これらの反射波
は、上記各振動子で受信される。ここで、探触子1の各
振動子には、微小な受信信号を増幅する増幅器が接続さ
れており、その受信信号を増幅する。この増幅された各
受信信号は、受波増幅整相回路3内の遅延回路によっ
て、送信方向上の反射信号が同時に各振動子へ到達した
ように位相制御され、各遅延回路の出力が加算器で加算
され、復調回路4へ送出される。このようにして、各受
信方向当り10本の受信ビーム信号は、上記の順序に従っ
て復調回路4へ入力される。そして、前記送信に対応し
て順次ラインアドレスを移動し、送受信が行われる。上
記復調回路4へ入力した信号は復調され、ドプラ偏移を
受けた成分のみがA/D変換器5へ送出される。A/D変換器
5は、上記入力した信号をディジタル信号に変換して、
移動目標検出フィルタ6へ送出する。
この移動目標検出フィルタ6は、上記入力した信号に
ついて血流より低速で移動する部分や静止部分からの低
周波信号成分を除去して、この不要低周波信号が除去さ
れた信号を速度演算回路7へ送出する。そして、速度演
算回路7は、例えば米国特許第4,840,180号明細書に記
載されているように血流速度、速度分散、反射強度等の
血流情報を演算する回路を有し、上記移動目標検出フィ
ルタ6から出力された信号を基に上記の血流情報を演算
して出力する。
ここで、本実施例においては、移動目標検出フィルタ
6と速度演算回路7とから成る演算回路系は、演算制御
回路13により超音波送受信のタイミングに合わせて次の
ように制御される。いま、第3図において、超音波送受
信のラインNo.を1とする。そして、第2図(b)に示
すようにラインアドレス1に対して超音波打出し周期が
1/4KHzで連続して繰り返し送受信が行われると、その受
信信号は、同図(c)に示すように、10,11,12,…,17
のように連続して受波増幅整相回路3及び復調回路4並
びにA/D変換器5を介して移動目標検出フィルタ6へ入
力される。このとき、演算制御回路13は、n個(n≧2
の整数)毎の受信信号、例えばn=2としたときには第
2図(c)において実線の六角形で囲んだ信号10,12,
14,16の入力に対応して第1系統の移動目標検出フィル
タ6と速度演算回路7とを動作させ、同図(c)におい
て破線の六角形で囲んだ信号11,13,15,17の入力時に
は、第2系統の移動目標検出フィルタ6と速度演算回路
7とを動作させる。すると、上記第1系統の移動目標検
出フィルタ6は、順次入力する信号10,12,14,16,18を用
いて、10と12の信号の差を求め、その信号10と12中の静
止物からのものを除去し、運動組織の速度に応じた位相
成分の信号のみを出力する。同様にして、順次信号12
14,14と16との間で静止物からの信号成分が除去されて
位相成分の信号のみが出力される。そして、第1系続の
移動目標検出フィルタ6の出力信号は、第1系統の速度
演算回路7へ入力され、この第1系統の速度演算回路7
で前記の血流情報として演算され、順次表示回路15へ送
出される。
また、上記第2系統の移動目標検出フィルタ6は、順
次入力する信号11,13,15,17を用いて、11と13の信号の
差を求め、その信号11と13中の静止物からのものを除去
し、運動組織の速度に応じた位相成分の信号のみを出力
する。同様にして、順次信号13と15,15と17の間で静止
物からの信号成分が除去されて位相成分の信号のみが出
力される。そして、第2系統の移動目標検出フィルタ6
の出力信号は、第2系統の速度演算回路7へ入力され、
この第2系統の速度演算回路7で前記の血流情報として
演算され、順次表示回路15へ送出される。
そして、表示回路15は、上記速度演算回路7から出力
された演算データをその内部のフレームメモリで超音波
走査線に対応して書き込み加算して行く。従って、第2
図(c)に示すように、ラインアドレス1について例え
ば4本のビームデータを書き込み加算し、これをライン
アドレス30まで繰り返し行う。そして、ラインアドレス
30まで書き込みが終了すると、第3図に示す扇形断面の
血流速分布像データが検出されたことになる。次いで、
これらの血流速分布像データを上記フレームメモリから
読み出し、A/D変換してモニタ16へ送出し、血流速分布
像として二次元表示する。
次に、上記第一の実施例の更に詳細な説明を第4図を
参照して説明する。第4図は第一の実施例における移動
目標検出フィルタ6の内部構成を示すブロック図であ
る。この実施例は、第1図に示す移動目標検出フィルタ
6及び速度演算回路7から成る演算回路系の構成として
は一系統のままで、これらを制御する演算制御回路13か
らの制御信号により上記移動目標検出フィルタ6及び速
度演算回路7が二系統以上のものとして動作するように
したものである。そして、この実施例における移動目標
検出フィルタ6の内部構成は、第4図に示すブロック図
のようになる。この移動目標検出フィルタ6は、一次消
去型フィルタであり、第一のスタティックRAM(「S−R
AM」と略記する)17と、その入出力端子に接続された入
力側のインバータ18a及び出力側のインバータ18bと、上
記第一のS−RAM17に並列に接続された第二のS−RAM19
と、その入出力端子に接続された入力側のインバータ20
a及び出力側のインバータ20bと、上記第一または第二の
S−RAM17,19からの出力信号と前記A/D変換器5からの
出力信号とを加算する加算器21とから成る。
次に、このように構成された移動目標検出フイルタ6
の動作について、第5図を参照して説明する。まず、探
触子1で超音波を打ち出してからそのエコー信号を受信
してA/D変換するまでの動作は、第1図に示す実施例の
場合と同様に進む。このときの超音波打出し信号の繰り
返し周期は、第5図(a)に示すように例えば4KHzとす
る。そして、前記A/D変換器5でディジタル化されたド
プラ信号は、第4図に示す移動目標検出フィルタ6へ供
給される。このとき、演算制御回路13からはゲートコン
トロール信号OC1とOC2が送出され、第一のゲートコント
ロール信号OC1は第一のS−RAM17の入力側のインバータ
18a及び第二のS−RAM19の出力側のインバータ20bにそ
れぞれ入力し、第二のゲートコントロール信号OC2は第
一のS−RAM17の出力側のインバータ18b及び第二のS−
RAM19の入力側のインバータ20aにそれぞれ入力する。
上記第一のゲートコントロール信号OC1は、第5図
(c)に示すように、同図(a)に示す超音波打出し信
号の繰り返し周期4KHzに同期して、例えば時刻,の
タイミングではその信号レベルが“L"となり、時刻,
のタイミングではその信号レベルが“H"となるよう
に、信号レベル“L"と“H"とが交互に繰り返すようにさ
れている。一方、第二のゲートコントロール信号OC
2は、第5図(d)に示すように、例えば時刻,の
タイミングではその信号レベルが“H"となり、時刻,
のタイミングではその信号レベルが“L"となるよう
に、上記第一のゲートコントロール信号OC1と逆の関係
で信号レベル“L"と“H"とが交互に繰り返すようにされ
ている。そして、上記第一及び第二のゲートコントロー
ル信号OC1,OC2がレベル“L"のときは第一及び第二のS
−RAM17,19はそれぞれ書き込み状態となり、レベル“H"
のときはそれぞれ読み出し状態となる。これにより、第
5図(e),(f)に示すように、例えば時刻,の
タイミングにおいて第一のゲートコントロ一ル信号OC1
がレベル“L"のときは、第一のS−RAM17は書き込み(W
rite)の状態となりA/D変換器5からのデータが書き込
まれ、上記と同一タイミングにおいて第二のゲートコン
トロール信号OC2はレベル“H"となり、第二のS−RAM19
は読み出し(Read)の状態となってその前のタイミング
で書き込まれたデータが読み出される。また、その次の
時刻,のタイミングにおいて第一のゲートコントロ
ール信号OC1がレベル“H"となると、第一のS−RAM17は
読み出しの状態となりその前のタイミングで書き込まれ
たデータが読み出され、上記と同一タイミングにおいて
第二のゲートコントロール信号OC2はレベル“L"とな
り、第二のS−RAM19は書き込みの状態となってA/D変換
器5からのデータが書き込まれる。
また、第4図に示すように、演算制御回路13からは第
一及び第二のS−RAM17,19に対して最上位ビット制御信
号S3が送出される。この最上位ビット制御信号S3は、第
5図(g)に示すように、同図(a)に示す超音波打出
し信号の繰り返し周期4KHzに同期して信号レベル“L"と
“H"とが交互に繰り返すように制御されている。そし
て、信号レベル“L"の最上位ビット制御信号S3が第一ま
たは第二のS−RAM17,19のMSB端子に入力したときは、
データは下位アドレスに書き込まれ、信号レベル“H"の
最上位ビット制御信号S3が入力したときは、データは上
位アドレスに書き込まれる。これにより、例えば時刻
とのタイミングにおいては、第5図(b)に示すライ
ンアドレス1と2のデータ10,11は、同図(e)におい
て第一のS−RAM17のそれぞれ下位アドレスと上位アド
レスに書き込まれ、その次の時刻とのタイミングで
は、第5図(b)に示すラインアドレス1と2のデータ
12,13は、同図(f)において第二のS−RAM19のそれぞ
れ下位アドレスと上位アドレスは書き込まれる。
このとき、上記時刻とのタイミングと同時に、第
一のS−RAM17は、第5図(e)に示すようにその前の
時刻とで書き込んだラインアドレス1のデータ10,1
1を読み出し、時刻のタイミングで第4図に示すA/D変
換器5から出力されるラインアドレス1のデータ12と、
上記読み出したラインアドレス1のデータ10との間で加
算器21により減算が行われ、第5図(h)に示すよう
に、時刻のタイミングでは12-10の出力信号S0が送出
される。同様に、時刻のタイミングでは、上記A/D変
換器5から出力されるラインアドレス1のデータ13と、
上記読み出したラインアドレス1のデータ11との間で加
算器21により減算が行われ、第5図(h)に示すよう
に、13-11の出力信号S4が送出される。以後、このよう
な動作を、第5図(e),(f)に示すように、第一の
S−RAM17と第二のS−RAM19との間で交互に繰り返し、
第5図(h)に示すような出力信号S4を生成し、次の速
度演算回路7へ送出する。この実施例においても、超音
波打出し信号の繰り返し周期が2KHzと同等となることに
より、その特性は、第11図に破線で示すものと同一とな
り、例えば400Hzの低速血流信号についてその検出能力
を向上することができる。なお、このときのフレームレ
ートは、第5図(a)に示すように超音波打出し信号の
繰り返し周期が4KHzであるので、他の条件を従来と同様
にすれば13.3フレーム/秒となり、フレームレートの劣
化をきたすことはない。
なお、第4図及び第5図においては、第一及び第二の
S−RAM17,19の最上位ビットのみを制御し、二本の走査
線の超音波データを処理する場合を示したが、本発明は
これに限らず、制御するビット数をもっと増やし、多数
の走査線の超音波データを処理するようにしてもよい。
この場合は、超音波打出し信号の繰り返し周期を例えば
4/3KHzまたは4/4KHzと同等とすることができ、さらに低
速の血流信号まで検出することができる。
このように、本実施例においては、移動目標検出フィ
ルタ6へ1/4KHzの周期で取り込んだ信号10〜17のうち、
10,12,14,16あるいは11,13,15,17のようにデータを1本
ごとに飛び越して演算処理することにより、その移動目
標検出フィルタ6での処理周期を1/2KHzに長くすること
ができる。これは、探触子1から打ち出す超音波の打出
し周期を1/2KHzにしたことと等価の効果となり、フレー
ムレートの低下を伴うことなく、低速血流を感度良く検
出することが可能となる。
第6図は第4図に示す移動目標検出フィルタ6の他の
動作例を示すタイミング線図である。このタイミング線
図で示される動作は、第6図(b)に示す超音波ライン
アドレスのデータの書き込みと、第6図(h)に示す移
動目標検出フィルタ6の出力信号S4の生成とにおいて、
第5図に示す動作と異なっている。すなわち、第4図に
示すように、演算制御回路13からは第一及び第二のS−
RAM17,19に対して最上位ビット制御信号S3が送出され
る。この最上位ビット制御信号S3は、第6図(g)に示
すように、同図(a)に示す超音波打出し信号の繰り返
し周期4KHzに同期して信号レベル“L"と“H"とが交互に
繰り返すように制御されている。そして、信号レベル
“L"の最上位ビット制御信号S3が第一または第二のS−
RAM17,19のMSB端子に入力したときは、データは下位ア
ドレスに書き込まれ、信号レベル“H"の最上位ビット制
御信号S3が入力したときは、データは上位アドレスに書
き込まれる。これにより、例えば時刻とのタイミン
グにおいては、第6図(b)に示すラインアドレス1と
2のデータ10,20は、同図(e)において第一のS−RAM
17のそれぞれ下位アドレスと上位アドレスに書き込ま
れ、その次の時刻とのタイミングでは、第6図
(b)に示すラインアドレス1と2のデータ11,21は、
同図(f)において第二のS−RAM19のそれぞれ下位ア
ドレスと上位アドレスに書き込まれる。
このとき、上記時刻とのタイミングと同時に、第
一のS−RAM17は、第6図(e)に示すようにその前の
時刻とで書き込んだラインアドレス1と2のデータ
10,20を読み出し、時刻のタイミングで第4図に示すA
/D変換器5から出力されるラインアドレス1のデータ11
と、上記読み出したラインアドレス1のデータ10との間
で加算器21により減算が行われ、第6図(h)に示すよ
うに、時刻のタイミングでは11-10の出力信号S4が送
出される。同様に、時刻のタイミングでは、上記A/D
変換器5から出力されるラインアドレス2のデータ2
1と、上記読み出したラインアドレス2のデータ20との
間で加算器21により減算が行われ、第6図(h)に示す
ように、21-20の出力信号S4が送出される。以後、この
ような動作を、第6図(e),(f)に示すように、第
一のS−RAM17と第二のS−RAM19との間で交互に繰り返
し、第6図(h)に示すような出力信号S4を生成し、次
の速度演算回路7へ送出する。この動作においても、超
音波打出し信号の繰り返し周期が2KHzと同等となること
により、その特性は、第11図に破線で示すものと同一と
なり、例えば400Hzの低速血流信号についてその検出能
力を向上することができる。なお、このときのフレーム
レートは、第6図(a)に示すように超音波打出し信号
の繰り返し周期が4KHzであるので、他の条件を従来と同
様にすれば13.3フレーム/秒となり、フレームレートの
劣化をきたすことはない。
第7図は本発明の第二の実施例を示すブロック図であ
る。この実施例は、第1図に示す移動目標検出フィルタ
6と速度演算回路7とからなる演算回路系を並列に複数
組(11a,11b)設けると共に、これからの出力信号を択
一的に表示回路15へ出力する切換器12を設け、且つこの
切換器12の切換動作を演算制御回路13によって制御する
ようにしたものである。上記演算回路系を二系統(11a,
11b)設けたのは、一方向に対してのデータの取り込み
を超音波打出し数の1/2にするため、すなわち超音波を
2波打ったのに対しデータを一方向に対しては1個取り
込むようにするためである。また、上記切換器12は、上
記二系統の演算回路系11a,11bを切り換えるもので、ス
イッチ14を接点a側に接続することにより第一の演算回
路系11aが選択され、スイッチ14を接点b側に接続する
ことにより第二の演算回路系11bが選択されるようにな
っている。そして、上記演算回路系11a,11bと切換器12
とは、演算制御回路13によって制御される。すなわち、
この演算制御回路13から出力される制御信号S1によって
上記演算回路系11a,11bの移動目標検出フィルタ6及び
速度演算回路7の動作を制御すると共に、切換信号S2
よって上記切換器12を動作させ二系統の演算回路系11a,
11bからの出力信号を切り換えるようになっている。
次に、このように構成された第二の実施例による超音
波診断装置の動作について、第8図を参照して説明す
る。まず、第7図に示す送波制御回路2の制御にて、探
触子1により被検体の診断部位、例えば心臓または腹部
等に向けて超音波ビームを打ち出す。このときの超音波
打出しは、前述の第3図において、打出し信号が出力さ
れる毎に異なった二方向へ交互に打ち出される。これ
は、超音波の打出し周期を変えないようにするため、あ
る方向に対してデータを取り込まないときには異なった
方向へ超音波を打ち出し、その方向のデータを取り込も
うとするためである。そして、超音波打出し信号の繰り
返し周期を、第8図(a)に示すように例えば4KHzとす
る。すると、上記打ち出し方向からの各反射波は探触子
1により順次交互に受波され、その各受波信号は受波増
幅整相回路3により増幅及び整相される。次に、この受
波増幅整相回路3からの受波信号は復調回路4で復調さ
れ、ドプラ偏移を受けた成分のみが取り出される。この
復調回路4から出力されるドプラ信号は、A/D変換器5
へ入力しディジタル信号に変換される。そして、このデ
ィジタル化されたドプラ信号は、並列に二系統設けられ
た第一及び第二の演算回路系11a,11bへ供給される。
このとき、第7図に示す演算制御回路13からは制御信
号S1が送出され、上記第一及び第二の演算回路系11a,11
bの動作タイミングを制御すると共に、切換信号S2が送
出されて切換器12を所定のタイミングで切り換える。上
記の切換信号S2は、第8図(c)に示すように、同図
(a)に示す超音波打出し信号の繰り返し周期4KHzに同
期して信号レベル“L"と“H"とが交互に繰り返すように
されている。そして、信号レベル“L"の切換信号S2が第
7図に示す切換器12に入力したときは、そのスイッチ14
は接点a側に接続され、第一の演算回路系11aのみが動
作する。また、信号レベル“H"の切換信号S2が切換器12
に入力したときは、そのスイッチ14は接点b側に接続さ
れ、第二の演算回路系11bのみが動作する。これによ
り、第8図(d),(e)に示すように、第一の演算回
路系11aと第二の演算回路系11bとが交互に動作を行い、
収集データを加算することとなる。従って、探触子1か
らの超音波の打ち出しは4KHzで行われるが、演算回路系
11a,11bから出力されるデータは、送受信方向の一方向
に対しては2KHzで超音波を打ち出した場合と同じにな
る。このとき、第8図(b)に示すように、超音波像を
構成するためのラインアドレスも、上記切換信号S2
“L"と“H"の交互の繰り返しに対応して切り換わり、信
号レベルが“L"のときは第一の演算回路系11aからの加
算データを表示回路15のフレームメモリへ書き込み、
“H"のときは第二の演算回路系11bからの加算データを
第一の演算回路系11aのデータを書き込んだアドレスと
は異なるアドレスへ書き込む。すなわち、第8図(a)
に示すように超音波打出し信号の繰り返し周期を4KHzと
すると、それぞれの演算回路系11a,11bにとっては超音
波打出し信号の繰り返し周期を2KHzとしたものと同等と
なり、各演算回路系11a,11bは、実際の超音波打出し信
号の繰り返し周期の2倍の周期でドプラ偏移を受けたデ
ータを収集することとなる。そして、第7図に示す各演
算回路系11a,11bの移動目標検出フィルタ6が従来と同
様に一次消去型フィルタである場合は、超音波打出し信
号の繰り返し周期が2KHzと同等となることにより、その
特性は、第11図に破線で示すものと同一となり、例えば
400Hzの低速血流信号についてその検出能力を向上する
ことができる。なお、このときのフレームレートは、第
8図(a)に示すように超音波打出し信号の繰り返し周
期が4KHzであるので、他の条件を従来と同様にすれば1
3.3フレーム/秒となり、フレームレートの劣化をきた
すことはない。
このように、各演算回路系11a,11bの移動目標検出フ
ィルタ6において低速血流信号の検出能力の向上を図
り、さらに見かけ上の超音波打出し信号の繰り返し周期
を実際の繰り返し周期の2倍の周期の信号として速度演
算回路7により演算されたデータは、表示回路15により
表示制御された後、モニタ16に血流像が二次元で表示さ
れる。
一方、通常の断層像は、第7図に示す受波増幅整相回
路3から出力された受波信号が検波回路9へ入力し、こ
の検波回路9で検波された後、A/D変換器10によりディ
ジタル信号に変換されて断層像データとなり、上述の血
流像と重ね合わせたり、或いはその断層像だけが表示回
路15により表示制御されて、モニタ16に表示される。
なお、第7図においては、移動目標検出フィルタ6及
び速度演算回路7からなる演算回路系を二系統(11a,11
b)設けたものとして示したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば三系統または四系統あるいはそれ以上設け、
超音波の打ち出し方向を、三系統の場合は三方向へ、四
系統の場合は四方向へ順次巡回的に繰り返し行うと共
に、切換器12の接点数をそれに対応して増やしてもよ
い。この場合は、超音波打出し信号の繰り返し周期を例
えば4/3KHzまたは4/4KHzと同等とすることができ、さら
に低速の血流信号まで検出することができる。また、本
実施例では、演算回路系11a,11bは移動目標検出フィル
タ6と速度演算回路7とのみで構成し、復調回路4及び
A/D変換器5は一系統としたので、回路構成が簡略化さ
れるという効果がある。しかし、復調回路4及び又はA/
D変換器5は、それぞれの演算回路系11a,11b毎に設けて
もよい。さらに、本実施例では、超音波打出し周期毎に
送受信方向を変えたが、送受信を一定としておき、受信
方向のみを微小量ずらすようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成されたので、超音波送受信
手段からの超音波の打出し周期を変えずにデータの取り
込みを超音波の打出しの数の1/n間隔とすることによ
り、超音波の打出し周期を1/nに変更したのと同じ効果
を出すことができる。これにより、低速血流を感度良く
かつ、フレームレートの劣化を伴うことなく検出するこ
とができる。
また、本発明の超音波診断装置の他の構成例において
は、超音波送受信手段からの超音波の打出し周期を変え
ないで超音波を複数方向へ送受信することにより、取り
込むデータ数は保持し、それにより表示のためのデータ
を滅らさずにフレームレートを落さないようにすること
ができる。さらに、演算制御回路13から移動目標検出フ
ィルタ6と速度演算回路7とに制御信号を送出し、この
制御信号により上記移動目標検出フィルタ6と速度演算
回路7が二系統以上のものとして動作するように制御す
ることができる。従って、上記移動目標検出フィルタ6
及び速度演算回路7に対する見かけ上の超音波打出し信
号の繰り返し周期を実際の繰り返し周期よりも2倍、3
倍或いはそれ以上に長くすることができ、低速血流信号
の検出能力を向上することができる。このとき、実際の
超音波打出し信号の繰り返し周期は、低速血流信号の検
出用として特に遅くしているわけではないので、フレー
ムレートの劣化をきたすことはない。このことから、心
臓内の血流のように動きの速い部位の表示画像がスロー
表示となることはなく、診断し易い画像を得ることがで
きる。従って、装置としての診断能を向上することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による被検体内の血流速分布像を二次元
表示する超音波診断装置の第一の実施例を示すブロック
図、第2図はその動作を説明するためのタイミング線
図、第3図は被検体内に扇形をなすように発射される超
音波のラインアドレスを示す説明図、第4図は第一の実
施例における移動目標検出フィルタの内部構成を示すブ
ロック図、第5図はその動作を説明するためのタイミン
グ線図、第6図は第4図に示す移動目標検出フィルタの
他の動作例を示すタイミング線図、第7図は本発明の第
二の実施例を示すブロック図、第8図はその動作を説明
するためのタイミング線図、第9図は従来の超音波診断
装置を示すブロック図、第10図はその動作を説明するた
めのタイミング線図、第11図は本発明及び従来例におけ
る移動目標検出フィルタの特性を示すグラフである。 1……探触子、2……送波制御回路、3……受波増幅整
相回路、4……復調回路、5,10……A/D変換器、6……
移動目標検出フィルタ、7……速度演算回路、8……表
示回路系、9……検波回路、11a,11b……演算回路系、1
3……演算制御回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体内の血流を有する部位のある方向へ
    ある所定周期で超音波ビームをN回送受信を行いなが
    ら、その送受信方向を順次移動してエコー信号を取り込
    む超音波走査を行う送受信手段と、この送受信手段によ
    って取り込んだ上記エコー信号の各送受信方向当りN個
    のデータに対しn個(n≧2の整数)毎に1個の割合で
    ドプラ演算処理をし、この処理を各送受信方向に対して
    行い複数方向の血流速分布像表示信号を生成する手段
    と、この生成された血流速分布像表示信号を二次元表示
    する手段とを備えて成ることを特徴とする被検体内の血
    流速分布像を二次元表示する超音波診断装置。
JP12660490A 1989-10-17 1990-05-18 被検体内の血流速分布像を二次元表示する超音波診断装置 Expired - Lifetime JP2939640B2 (ja)

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