JP3332090B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP3332090B2
JP3332090B2 JP16758592A JP16758592A JP3332090B2 JP 3332090 B2 JP3332090 B2 JP 3332090B2 JP 16758592 A JP16758592 A JP 16758592A JP 16758592 A JP16758592 A JP 16758592A JP 3332090 B2 JP3332090 B2 JP 3332090B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波プローブにより
超音波を被写体に対して送受波して得た受信信号を基
に、被検体情報を画像化する超音波診断装置に関し、特
にBモード/Sドプラ同時若しくはBモードドプラ/S
ドプラ同時リアルタイム表示機能を有する超音波診断装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の超音波診断装置におい
て、Bモード像とスペクトラムドプラ(Sドプラ)とを
同時リアルタイムスキャンする場合は、図8に示す如く
必ず2レートに一回D(Sドプラ)ラスタをスキャンす
る。また、CFM像とSドプラとを同時リアルタイム表
示する場合にも、図9に示す如く必ず2レートに一回D
ラスタをスキャンする。このようなスキャンによって得
られるデータに基づいて、例えば、図10に示すような
表示を行う。即ち、画面右側にBモード(又はBFDモ
ード)リアルタイム表示がされ、画面左側にBモード
(又はBDFモード)リアルタイム表示像上の1ラスタ
(又は1ラスタ上の1ポイント)の血流情報が時間周波
数軸上にドプラ信号のパワースペクトラムとしてピリオ
ドグラム(スペクトラムの時間変化を示す)が表示され
る。このとき、Sドプラ像におけるFFTのスペクトラ
ム解析周波数は+fr /4〜−fr /4、CFM像にお
けるカラーの表示範囲、つまりカラーバーは+fr /8
〜−fr /8である。ここで、fr はレート周波数であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Bモー
ド像とSドプラとを同時リアルタイム表示する場合(B
/D同時)、必ず2レートに一回Dラスタをスキャンす
るため、Bモード像のフレーム数は、B/D同時リアル
タイム表示をしないときの約1/2に低下する。また、
CFM像とSドプラとを同時リアルタイム表示する場合
(BDF/D同時)でも、必ず2レートに一回Dラスタ
をスキャンするため、フレーム周波数はさらに低下す
る。このため、リアルタイム性が著しく低下し、また充
分なSドプラの低周波分解能を得ることができず、流速
の低い血流を検出するのが困難であった。また、ドプラ
血流レンジとCFM血流レンジとが一致していないた
め、Sドプラのスペクトラムとカラーの速度マップの流
速との対応が分かりにくかった。
【0004】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、B
/D同時リアルタイム表示若しくはBDF/D同時リア
ルタイム表示を行っても、表示された画像のリアルタイ
ム性が良好に維持され、Sドプラの低周波分解能を向上
することができる超音波診断装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1記載の本発明は、Bモード/スペクトラムドプ
ラ同時リアルタイム表示を行う超音波診断装置におい
て、Bモード像用の超音波送受波とスペクトラムドプラ
像用の超音波送受波を交互に行うものであり、Bモード
像用の複数レート分の超音波送受波に対してスペクトラ
ムドプラ用の1レート分の超音波送受波を行うことが可
能に構成された超音波送受波手段と、前記Bモード像用
の超音波送受波により得られた信号に対してBモード像
生成用のデータ処理を行うBモード処理手段と、前記ス
ペクトラムドプラ像用の超音波送受波により得られた信
号に対してスペクトラムドプラ像を生成するためのFF
T処理を行うドプラ処理手段と、速度の周波数解析範囲
を設定するための操作手段と、前記速度の周波数解析範
囲の変化に連動して、前記スペクトラムドプラ用の1レ
ート分の超音波送受波に対するBモード像用の超音波送
受波のレート数を変更する交互段数制御手段を具備する
ことを特徴とする。又、請求項2記載の本発明はBモー
ドドプラ/スペクトラムドプラ同時リアルタイム表示を
行う超音波診断装置において、Bモードドプラ像用の超
音波送受波とスペクトラムドプラ像用の超音波送受波を
交互に行うものであり、Bモードドプラ像用の複数レー
ト分の超音波送受波に対してスペクトラムドプラ用の1
レート分の超音波送受波を行うことが可能に構成された
超音波送受波手段と、前記Bモードドプラ像用の超音波
送受波により得られた信号に対してBモードドプラ像生
成用のデータ処理を行うBモードドプラ処理手段と、前
記スペクトラムドプラ像用の超音波送受波により得られ
た信号に対してスペクトラムドプラ像を生成するための
FFT処理を行うドプラ処理手段と、速度の周波数解析
範囲を設定するための操作手段と、前記速度の周波数解
析範囲の変化に連動して、前記スペクトラムドプラ用の
1レート分の超音波送受波に対するBモードドプラ像用
の超音波送受波のレート数を変更する交互段数制御手段
を具備することを特徴とする。
【0006】
【作用】上記構成を有する本発明の超音波診断装置にお
いては、ドプラの周波数分解能は1/FFT入力観測時
間幅に比例するので、FFT交互スキャンによって、F
FT入力観測時間幅を広げることによって周波数分解能
の向上を図っている。
【0007】
【0008】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。
【0009】図1は、本発明が適用された一実施例の超
音波診断装置の構成を示すブロック図である。同図にお
いて、超音波診断装置は、装置全体の制御中枢としてシ
ステムコントローラ1を備えており、システムコントロ
ーラ1の制御下で超音波プローブ2、送信系3、受信系
4、Bモード処理系5、CFM(カラーフローマッピン
グ)処理系6、Sドプラ処理系7、表示系8、操作パネ
ル9等の各部を動作させる。
【0010】そして、超音波プローブ2は複数の振動子
が並設されて成り、これらの振動子により図示しない被
検体に対して超音波パルスを送受波する。
【0011】送信系3は、パルス発生器10、送信遅延
回路11、パルサ12を備えている。この送信系3にお
いて、パルス発生器10はレートパルスを発生し、この
レートパルスを送信遅延回路11へ送出する。送信遅延
回路11はパルス発生器10より受けたレートパルスに
対し、所定の方向へ超音波ビームを集束させるため振動
子毎に所定の遅延時間を与え、この遅延レートパルスを
パルサへ送出する。パルサ12は送信遅延回路11から
受けたパルスに基づき超音波プローブ2の各々の振動子
を所定回数だけ繰り返し駆動する。
【0012】このような送信系3により超音波プローブ
2が送信駆動されると、超音波プローブ2から被検体に
送波される超音波パルスは、被検体内の血流等によるド
プラ偏移を伴う受信信号となり、超音波プローブ2の同
一振動子で受波される。
【0013】この超音波の送受波で得た受信信号が加わ
る受信系4はプリアンプ13、受信遅延回路14、加算
器15を備えている。この受信系4において、プリアン
プ13は上記受信信号を所定のレベルまで増幅し、増幅
された受信信号を受信遅延回路14へ送出する。受信遅
延回路14はプリアンプ13より受けた増幅後の受信信
号に対し送信遅延回路11で与えた遅延時間をもとに戻
すような遅延時間を振動子毎に与える。加算器15は受
信遅延回路14を通した各振動子からの受信信号を加算
合成する一方、その加算合成出力をBモード処理系5と
CFM処理系6とへそれぞれ送出する。
【0014】Bモード処理系5は、対数増幅器16、包
絡線検波回路17、A/Dコンバータ18を備えてお
り、システムコントローラ1の制御下において次のよう
な処理を行う。即ち、Bモード処理系5において、対数
増幅器16は、加算器15から受けた合成受信信号を対
数増幅し、包絡線検波回路17へ送出する。包絡線検波
回路17は、対数増幅器16より受けた合成受信信号に
ついて包絡線を検波し、この検波出力をA/Dコンバー
タ18へ送出する。従って、A/Dコンバータ18にお
いて包絡線検波回路17からの検波出力をデジタル信号
に変換し、断層像(白黒Bモード像)として表示系8へ
出力する。
【0015】一方、CFM処理系6は、位相検波回路1
9、ローパスフィルタ20、A/Dコンバータ21、M
TIフィルタ22、自己相関器23、演算部24を備え
ており、システムコントローラ1の制御下において次の
ような処理を行う。即ち、CFM処理系6において、位
相検波回路19は、加算器15からの受信信号を受け
て、この受信信号に対し直交位相検波することにより超
音波ビームの周波数がドプラ偏移した部分だけを検波
し、この検波出力をローパスフィルタ20及びSドプラ
処理系7へ送出する。ローパスフィルタ20では高周波
成分を除去してドプラ偏移信号、即ち血流像のためのド
プラ検波出力を得る。このドプラ検波出力には血流情報
以外に心臓の壁等のように動きの遅い物体からの不要な
反射信号(クラッタ成分)も含まれている。そこで、ド
プラ検波出力を、A/Dコンバータ21によってデジタ
ル信号に変換し、MTIフィルタ22を通す。MTIフ
ィルタ22はクラッタ成分を除去し血流信号を通過させ
る。このクラッタ成分を除去した信号を周波数分析する
ため、MTIフィルタ22の次段に自己相関器23があ
り、この自己相関器23は2次元のドプラ信号処理をリ
アルタイムで行う。この自己相関器23の次段の演算部
24は平均速度演算部、分散演算部、パワー演算部を有
しており、それぞれ平均ドプラシフト周波数、分散値、
トータルパワーを求める。このようにして得られる2次
元の血流データは表示系8へ出力される。
【0016】また、Sドプラ処理系7は、バンドパスフ
ィルタ25、A/Dコンバータ26、FFT回路27、
ポストプロセス28を備えており、システムコントロー
ラ1の制御下において次のような処理を行う。即ち、S
ドプラ処理系7において、バンドパスフィルタ25は位
相検波回路19からの検波出力のクラッタ成分を除去
し、この信号をA/Dコンバータ26によってデジタル
信号に変換し、FFT回路27へ送出する。FFT回路
27ではこのデータがBモード像上の1ラスタ又は1ラ
スタ上の1ポイントのドプラ情報として周波数分析さ
れ、ポストプロセス28による処理を経た後スペクトラ
ムデータとして表示系8へ出力される。
【0017】表示系8は、DSC(デジタルスキャンコ
ンバータ)29、カラー処理回路30、D/Aコンバー
タ31、カラーモニタ32を備えており、システムコン
トローラ1の制御下において次のような処理を行う。即
ち、表示系8において、DSC29ではBモード処理系
5、CFM処理系6及びSドプラ処理系7の出力が合成
され、テレビ走査に変換されてカラー処理回路30へ送
出される。そして、カラー処理回路30及びD/Aコン
バータ31を介してカラーモニタ32に出力され、これ
によりカラー表示される。
【0018】このような超音波診断装置においてB/D
同時リアルタイム表示を行う場合、次のような交互スキ
ャン(以下FFT交互スキャンという)を行う。即ち、
従来は2レートに一回Dモードラスタをスキャンしてい
たが、図2に示す如く4レートに一回若しくは図3に示
す如くmレートに一回Dモードラスタをスキャンする。
また、BDF/D同時リアルタイム表示を行う場合も、
従来は2レートに一回Dモードラスタをスキャンしてい
たが、図4に示す如く4レートに一回若しくは図5に示
す如くmレートに一回Dモードラスタをスキャンする。
【0019】FFT交互段数は、V−RANGEと連動
して変化するような機能構成であり、システムコントロ
ーラ1に与えられた交互段数制御手段33としての機能
により制御される。V−RANGEは操作パネル9に設
けられており、血流速度の周波数解析、表示範囲をコン
トロールするためのつまみである。V−RANGEから
の信号は交互段数制御手段33へ送出され、交互段数制
御手段33は指定されたスキャンの形態(B/D同時リ
アルタイムスキャン、BDF/D同時リアルタイムスキ
ャン等)に基づきフレーム数、周波数分解能等から優先
するものを選びBモード処理系5、CFM処理系6、S
ドプラ処理系7に指示を与え、この指示に基づいて超音
波画像をカラーモニタ32に表示する。
【0020】このようなスキャンによって得られるデー
タに基づいて、例えば、図6に示すような表示を行う。
即ち、画面右側にはBFDモードリアルタイム表示がさ
れ、画面左側にBDFモードリアルタイム表示像上の1
ラスタ(又は1ラスタ上の1ポイント)の血流情報が時
間周波数軸上にドプラ信号のパワースペクトラムとして
ピリオドグラム(スペクトラムの時間変化を示す)が表
示される。このとき、Sドプラ像におけるFFTのスペ
クトラム解析周波数は+fr /(2・M)〜−fr
(2・M)、CFM像におけるカラーの表示範囲、つま
りカラーバーは+fr /(2・M)〜−fr /(2・
M)となり、ドプラ血流レンジとCFM血流レンジとが
1:1となっているため対応づけることができる。ここ
で、fr はレート周波数であり、ドプラのゼロシフト機
能はオフの状態である。
【0021】このようなFFT交互スキャンを行えば、
周波数分解能及びフレーム周波数は図7に示すようにな
る。即ち、周波数分解能は1/FFT入力観測時間幅に
比例するので、FFT交互スキャンによってFFT入力
観測時間幅を広げることで、周波数分解能が向上する。
また、フレーム周波数は1画像構成時のBラスタ(又は
BDFラスタ)のサンプル周期に逆比例するため、FF
T交互スキャンによりBモードラスタのサンプル周期を
短くすることによって、フレーム周波数が向上する。こ
こで、mは交互段数、NはFFTデータ点数、NB は1
フレーム中のB(又はBDF)モードラスタ数、Nd
1フレーム中のB/D同時(従来)のDモードラスタ数
である。
【0022】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々変形実施が可能である。例えば、上記
実施例においてはB/D同時、BDF/D同時リアルタ
イム表示を行う場合について説明したが、図2、図3中
に示すDモードラスタはDモード信号だけでなく、Mモ
ード、MDFモードのサンプリングも同時に行うことが
可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明の超音波診断装置によれば、速度
の周波数解析範囲の変更に連動して、FFT交互スキャ
ンの交互段数が変更される。これにより、Bモードラス
タのサンプル周期を短縮してフレーム周波数を上げ、リ
アルタイム性を向上させることができる。また、FFT
入力観測時間幅を広げることによって周波数分解能を向
上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された一実施例における超音波診
断装置の構成を示すブロック図である。
【図2】B/D同時リアルタイム表示の際におけるFF
T交互スキャンのスキャン方式を示す図である。
【図3】B/D同時リアルタイム表示の際におけるFF
T交互スキャンのスキャン方式を示す図である。
【図4】BDF/D同時リアルタイム表示の際における
FFT交互スキャンのスキャン方式を示す図である。
【図5】BDF/D同時リアルタイム表示の際における
FFT交互スキャンのスキャン方式を示す図である。
【図6】FFT交互スキャンを行ったときのBDF/D
同時リアルタイム表示の表示画面を示す図である。
【図7】FFT交互スキャンにおいて交互段数を変えた
ときの交互段数と周波数分解能及びフレーム周波数との
関係を示す図である。
【図8】従来におけるB/D同時リアルタイム表示の際
におけるスキャン方式を示す図である。
【図9】従来におけるBDF/D同時リアルタイム表示
の際におけるスキャン方式を示す図である。
【図10】従来におけるBDF/D同時リアルタイム表
示の表示画面を示す図である。
【符号の説明】
1 システムコントローラ 2 超音波プローブ 3 送信系 4 受信系 5 Bモード処理系 6 CFM処理系 7 Sドプラ処理系 8 表示系 9 操作パネル 32 カラーモニタ 33 交互段数制御手段

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Bモード/スペクトラムドプラ同時リア
    ルタイム表示を行う超音波診断装置において、 Bモード像用の超音波送受波とスペクトラムドプラ像用
    の超音波送受波を交互に行うものであり、Bモード像用
    の複数レート分の超音波送受波に対してスペクトラムド
    プラ用の1レート分の超音波送受波を行うことが可能に
    構成された超音波送受波手段と、 前記Bモード像用の超音波送受波により得られた信号に
    対してBモード像生成用のデータ処理を行うBモード処
    理手段と、 前記スペクトラムドプラ像用の超音波送受波により得ら
    れた信号に対してスペクトラムドプラ像を生成するため
    のFFT処理を行うドプラ処理手段と、 速度の周波数解析範囲を設定するための操作手段と、 前記速度の周波数解析範囲の変化に連動して、前記スペ
    クトラムドプラ用の1レート分の超音波送受波に対する
    Bモード像用の超音波送受波のレート数を変更する交互
    段数制御手段を具備することを特徴とする超音波診断装
    置。
  2. 【請求項2】 Bモードドプラ/スペクトラムドプラ同
    時リアルタイム表示を行う超音波診断装置において、 Bモードドプラ像用の超音波送受波とスペクトラムドプ
    ラ像用の超音波送受波を交互に行うものであり、Bモー
    ドドプラ像用の複数レート分の超音波送受波に対してス
    ペクトラムドプラ用の1レート分の超音波送受波を行う
    ことが可能に構成された超音波送受波手段と、 前記Bモードドプラ像用の超音波送受波により得られた
    信号に対してBモードドプラ像生成用のデータ処理を行
    うBモードドプラ処理手段と、 前記スペクトラムドプラ像用の超音波送受波により得ら
    れた信号に対してスペクトラムドプラ像を生成するため
    のFFT処理を行うドプラ処理手段と、 速度の周波数解析範囲を設定するための操作手段と、 前記速度の周波数解析範囲の変化に連動して、前記スペ
    クトラムドプラ用の1レート分の超音波送受波に対する
    Bモードドプラ像用の超音波送受波のレート数を変更す
    る交互段数制御手段を具備することを特徴とする超音波
    診断装置。
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