JP3432627B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP3432627B2 JP3084695A JP3084695A JP3432627B2 JP 3432627 B2 JP3432627 B2 JP 3432627B2 JP 3084695 A JP3084695 A JP 3084695A JP 3084695 A JP3084695 A JP 3084695A JP 3432627 B2 JP3432627 B2 JP 3432627B2
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隆夫 地挽
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、超音波診断装置に関
する。さらに詳しくは、MTIフィルタの特性に起因し
て流れの分散値が真の値から離れた値に評価されること
を防止できるようにした超音波診断装置に関する。 【0002】 【従来の技術】図5は、従来の超音波診断装置の一例の
ブロック図である。この超音波診断装置500では、超
音波探触子1および送受信器2により、各音線毎に、M
発(例えば15発)の超音波パルスを時間間隔T(例え
ば1ms)で送信する。そして、各音線の深さ方向のN
点(例えば1000点)のサンプリング点に対応した超
音波エコー信号を採取する。CFM(Color Flow Mappi
ng)画像を表示する場合には、上記超音波エコー信号を
直交検波部4に入力する。直交検波部4のミキサー4
a,4bは、参照信号発生器4c,4dからの参照信号
と前記超音波エコー信号とを乗算し、LPF(Low Pa
ss Filter)4g,4hを通して、直交成分Qと同相成
分Iを出力する。A/D変換部5,6は、直交成分Qと
同相成分IをそれぞれA/D変換し、メモリ7,8に書
き込む。 【0003】MTIフィルタ9,10には、直交成分Q
と同相成分Iからクラッタ成分(比較的に動きの遅い心
臓壁などの組織からの成分)を除去するための幾つかの
フィルタ特性が記憶されている。操作者は、入力装置1
1を用いて、MTIフィルタ9,10に記憶されている
上記フィルタ特性の中から1つのフィルタ特性を選択で
きる。MTIフィルタ9,10は、メモリ7,8から直
交成分Qと同相成分Iとを呼び出し、選択されたフィル
タ特性に基づいて前記直交成分Qと同相成分Iからクラ
ッタ成分を除去する。 【0004】CMF演算部12は、前記不要なクラッタ
成分を除去した直交成分Qと同相成分Iとに対して、一
つの音線上の各サンプリング点n(n=1,2,…,
N)における流れの平均速度値vおよび分散値σ’をM
発の超音波パルス間の自己相関演算によって算出し、D
SC(Digital Scan Convertor)13に渡す。DSC1
3は、前記流れの平均速度値vおよび分散値σ’を表示
値(カラーおよび輝度)に変換し且つサンプリング点の
位置に応じて2次元マッピングし、CFM画像データを
生成する。なお、一般には、流れの平均速度値vは、そ
の符号により赤または青のカラーとし、絶対値の大きさ
により輝度を定める。また、分散値σ’は、緑色のカラ
ーとし、その大きさにより輝度を定める。CRT14
は、前記CFM画像データに基づいて、速度カラー画像
または分散カラー画像を画面に表示する。 【0005】一方、Bモード画像を得る場合には、超音
波エコー信号をBモード処理部3に入力する。Bモード
処理部3は、超音波エコー信号の強さからBモードデー
タを生成し、DSC13に渡す。DSC13は、そのB
モードデータを表示値(カラーおよび輝度)に変換し且
つサンプリング点の位置に応じて2次元マッピングし、
Bモード画像データを生成する。なお、一般には、Bモ
ードデータは、グレイのカラーとし、その大きさにより
輝度を定める。CRT14は、前記Bモード画像データ
に基づいて、Bモード画像を画面に表示する。 【0006】図6は、クラッタ成分と血流成分とMTI
フィルタ9,10のフィルタ特性の関係を示す説明図で
ある。クラッタ成分Cおよび血流成分Bの大きさは、そ
れぞれの直交成分Qと同相成分Iの2乗の和の平方根に
より算出したものである。パルス繰り返し周波数PRF
(Pulse Repetation Frequency)は、超音波パルスを送
信する時間間隔Tの逆数である。フィルタ特性Mは、そ
のカットオフ周波数fc1がクラッタ成分Cより高く且
つ血流成分Bよりも低くなるように選択される。 【0007】図7は、図6のフィルタ特性Mに基づいて
クラッタ成分Cが除去された後の信号成分を表わす説明
図である。血流成分Bに対応する信号成分bのみが取り
出されるため、正しい分散値σ’が得られる。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】一般に、心臓領域で
は、図8に示すように、クラッタ成分Cの周波数帯域が
広く、クラッタ成分Cと血流成分Bの周波数帯域があま
り離れていない。このため、MTIフィルタ9,10の
フィルタ特性として比較的低いカットオフ周波数fc1
のフィルタ特性Mを選択した場合は、クラッタ成分Cが
うまく除去されず、図9に示すように、クラッタ成分C
に対応する信号成分c’が残ってしまう。しかし、クラ
ッタ成分Cに対応する信号成分c’が残ると、モーショ
ンアーチファクトを生じてしまう。また、クラッタ成分
Cに対応する信号成分c’の影響で真の値より過大に分
散値σ1’が算出されてしまう。一方、図10に示すよ
うに、MTIフィルタ9,10のフィルタ特性として比
較的高いカットオフ周波数fc2のフィルタ特性Mを選
択した場合は、クラッタ成分Cが完全に除去されるた
め、モーションアーチファクトを生じない。ところが、
血流成分Bも部分的にカットされてしまうため、図11
に示すように、血流成分Bに対応する信号成分b2が小
さくなり、これの影響で真の値より過小に分散値σ2’
が算出されてしまう。そこで、この発明の目的は、MT
Iフィルタのフィルタ特性として比較的高いカットオフ
周波数のフィルタ特性を選択した場合でも、流れの分散
値が真の値に近く評価されるようにした超音波診断装置
を提供することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】第1の観点では、この発
明は、超音波探触子から被検体内に超音波を送信し、被
検体内からの超音波エコー信号を受信し、予め選択した
MTIフィルタを通して前記超音波エコー信号の低域周
波数成分を除去し、低域周波数成分を除去した前記超音
波エコー信号に基づいて少なくとも流れの分散値を取得
して表示する超音波診断装置において、選択したMTI
フィルタのフィルタ特性を取得しそのフィルタ特性に基
づいて前記流れの分散値を補正する分散値補正手段を具
備したことを特徴とする超音波診断装置を提供する。 【0010】第2の観点では、この発明は、上記構成の
超音波診断装置において、前記分散値補正手段が、選択
したMTIフィルタの帯域幅と基準帯域幅の帯域幅比を
求める帯域幅比算出手段と、前記帯域幅比に調整係数を
乗じて補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記流
れの分散値に前記補正係数を乗じて補正分散値を算出す
る補正乗算手段とを備えたことを特徴とする超音波診断
装置を提供する。 【0011】なお、上記構成において、前記分散値補正
手段の有効化(補正する)/無効化(補正しない)を操
作者が選択するための切換手段をさらに具備することが
好ましい。 【0012】 【作用】上記第1の観点による超音波診断装置では、M
TIフィルタを通して超音波エコー信号の低域周波数成
分を除去した後で算出した分散値を、MTIフィルタの
フィルタ特性に基づいて補正する。例えば、MTIフィ
ルタのフィルタ特性として比較的低いカットオフ周波数
のフィルタ特性を選択すると、上述のように、クラッタ
成分を完全に除去できずに過大に分散値が算出されてし
まうことがある。そこで、比較的低いカットオフ周波数
のフィルタ特性の場合には、“1”より小さな補正係数
を乗算すれば、真の値に近い分散値を得られる。一方、
MTIフィルタのフィルタ特性として比較的高いカット
オフ周波数のフィルタ特性を選択すると、上述のよう
に、クラッタ成分を完全に除去できるが、血流成分Bも
部分的にカットされてしまうため過小に分散値が算出さ
れてしまうことがある。そこで、比較的高いカットオフ
周波数のフィルタ特性の場合には、“1”より大きな補
正係数を乗算すれば、真の値に近い分散値を得られる。 【0013】上記第2の観点による超音波診断装置で
は、選択したMTIフィルタの帯域幅と基準帯域幅の帯
域幅比を求め、その帯域幅比に調整係数を乗じて補正係
数を算出し、その補正係数を流れの分散値に乗じて補正
分散値を算出する。例えば、MTIフィルタのフィルタ
特性として比較的低いカットオフ周波数fc1と比較的
高いカットオフ周波数fc2とがあるとき、比較的低い
カットオフ周波数fc1に対応する帯域幅を基準帯域幅
とする。すると、比較的低いカットオフ周波数fc1の
フィルタ特性を選択した場合、帯域幅比は“1”にな
る。ここで、調整係数を“1”より小さな値としておく
と、“1”より小さな補正係数が得られるので、これを
乗算すれば、真の値に近い分散値を得られる。一方、比
較的高いカットオフ周波数fc2のフィルタ特性を選択
した場合、帯域幅比は“1”より大きな値になる。ここ
で、この帯域幅比と乗算した積が“1”より大きな値に
なり且つ“1”より小さな値の調整係数を選んでおけ
ば、補正係数は“1”より大きくなるので、これを乗算
すれば、真の値に近い分散値を得られる。 【0014】なお、前記分散値補正手段の有効化(補正
する)/無効化(補正しない)を操作者が選択するため
の切換手段をさらに具備すれば、クラッタ成分の帯域幅
が比較的広い心臓部診断では前記分散値補正手段を有効
化し,クラッタ成分の帯域幅が比較的狭い腹部診断では
前記分散値補正手段を無効化する、といった切り換えが
可能となる。 【0015】 【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。図1は、この発明の超音波診断装置
の一実施例のブロック図である。この超音波診断装置1
00では、超音波探触子1および送受信器2により、各
音線毎に、M発(例えば15発)の超音波パルスを時間
間隔T(例えば1ms)で送信する。そして、各音線の
深さ方向のN点(例えば1000点)のサンプリング点
に対応した超音波エコー信号を採取する。 【0016】CFM画像を表示する場合には、上記超音
波エコー信号を直交検波部4に入力する。直交検波部4
のミキサー4a,4bは、参照信号発生器4c,4dか
らの参照信号と前記超音波エコー信号とを乗算し、LP
F4g,4hを通して、直交成分Qと同相成分Iを出力
する。A/D変換部5,6は、直交成分Qと同相成分I
をそれぞれA/D変換し、メモリ7,8に書き込む。 【0017】MTIフィルタ9,10には、直交成分Q
と同相成分Iからクラッタ成分を除去するための4段階
のフィルタ特性が記憶されている。図2に、前記フィル
タ特性を示す。フィルタ特性M0は、最も低いカットオ
フ周波数fc0を有する。すなわち、最も広い帯域幅B
0を有する。フィルタ特性M1は、2番目に低いカット
オフ周波数fc1を有する。すなわち、2番目に広い帯
域幅B1を有する。フィルタ特性M2は、2番目に高い
カットオフ周波数fc2を有する。すなわち、2番目に
狭い帯域幅B2を有する。フィルタ特性M3は、最も高
いカットオフ周波数fc3を有する。すなわち、最も狭
い帯域幅B3を有する。図1に戻り、操作者は、入力装
置11を用いて、MTIフィルタ9,10に記憶されて
いる上記フィルタ特性M0〜M3の中から1つのフィル
タ特性Miを選択することが出来る。 【0018】MTIフィルタ9,10は、メモリ7,8
から直交成分Qと同相成分Iとを呼び出し、選択された
フィルタ特性Miに基づいて前記直交成分Qと同相成分
Iからクラッタ成分を除去する。CMF演算部12は、
前記不要なクラッタ成分を除去した直交成分Qと同相成
分Iとに対して、一つの音線上の各サンプリング点n
(n=1,2,…,N)における流れの平均速度値vお
よび分散値σ’をM発の超音波パルス間の自己相関演算
によって算出し、分散値補正部15の補正乗算部20に
渡す。 【0019】分散値補正部15は、帯域幅比算出部16
と、調整係数設定部17と、補正係数算出部18と、有
効/無効切換部19と、前記補正乗算部20とを備えて
いる。前記帯域幅比算出部16は、MTIフィルタ9,
10のフィルタ特性M0〜M1に対応した帯域幅B0〜
M3が記憶されている。操作者が入力装置11を用いて
MTIフィルタ9,10のフィルタ特性Miを選択する
と、帯域幅比算出部16は、最も広い帯域幅B0を基準
帯域幅とし、選択したMTIフィルタの帯域幅Biと基
準帯域幅の帯域幅比α=B0/Biを算出する。前記調
整係数設定部17は、操作者が入力装置11を用いて設
定した調整係数βを保持する。この調整係数βは、補正
が過剰にならないようにするためのもので、操作者が経
験的に設定する。前記補正係数算出部18は、前記帯域
幅比αに調整係数βを乗じて補正係数γ=α・βを算出
する前記有効/無効切換部19は、操作者が入力装置1
1を用いて“有効”を選択すると前記補正係数γを前記
補正乗算部20に入力し、“無効”を選択すると“1”
を前記補正乗算部20に入力する。前記補正乗算部20
は、分散値σ’と前記補正係数γまたは“1”とを乗算
し、補正した分散値σ”をDSC13に渡す。DSC1
3は、前記流れの平均速度値vおよび分散値σ”を表示
値(カラーおよび輝度)に変換し且つサンプリング点の
位置に応じて2次元マッピングし、CFM画像データを
生成する。CRT14は、前記CFM画像データに基づ
いて、速度カラー画像または分散カラー画像を画面に表
示する。 【0020】さて、図3に示すように、MTIフィルタ
9,10のフィルタ特性として比較的高いカットオフ周
波数fc2のフィルタ特性Mを選択した場合、クラッタ
成分Cが完全に除去されるため、モーションアーチファ
クトを生じない。ところが、血流成分Bも部分的にカッ
トされてしまうため、図4に示すように、血流成分Bに
対応する信号成分b2が小さくなり、これの影響で真の
値より過小に分散値σ2’が算出されてしまう。しか
し、例えば、帯域幅比α=2.0,調整係数β=0.7
とするとき、補正係数γ=α・β=1.4が分散値σ
2’に乗算されるため、真の値に近い分散値σ2”が算
出される結果となる。Bモード画像を得る場合の動作は
従来と同じであり、説明を省略する。 【0021】以上の超音波診断装置100によれば、心
臓部診断では前記分散値補正部15を有効化し,腹部診
断では前記分散値補正部15を無効化することで、流れ
の分散値が真の値に近く評価されるようになる。すなわ
ち、MTIフィルタの特性に起因して流れの分散値が真
の値から離れた値に評価されることを防止できる。 【0022】 【発明の効果】この発明の超音波診断装置によれば、M
TIフィルタの特性に起因して流れの分散値が真の値か
ら離れた値に評価されることを防止することが出来る。
このため、診断の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の超音波診断装置の一実施例のブロッ
ク図である。 【図2】フィルタ特性の説明図である。 【図3】クラッタ成分と血流成分とMTIフィルタのフ
ィルタ特性の関係を示す説明図である。 【図4】分散値の補正の説明図である。 【図5】従来の超音波診断装置の一例のブロック図であ
る。 【図6】MTIフィルタによるクラッタ成分の除去の説
明図である。 【図7】クラッタ成分が除去された後の信号成分を表わ
す説明図である。 【図8】比較的低いカットオフ周波数のフィルタ特性に
よるクラッタ成分の除去の説明図である。 【図9】クラッタ成分が不完全に除去された後の信号成
分を表わす説明図である。 【図10】比較的高いカットオフ周波数のフィルタ特性
によるクラッタ成分の除去の説明図である。 【図11】血流成分も部分的に除去された信号成分を表
わす説明図である。 【符号の説明】 100 超音波診断装置 1 超音波探触子 9,10 MTIフィルタ 11 入力装置 15 分散値補正部 16 帯域幅比算出部 17 調整係数設定部 18 補正係数算出部 19 有効/無効切換部 20 補正乗算部 σ,σ’,σ” 分散値 α 帯域幅比 β 調整係数 γ 補正係数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−212541(JP,A) 特開 平3−133438(JP,A) 特開 平7−23958(JP,A) 特開 平8−182676(JP,A) 実開 平6−15605(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 超音波探触子から被検体内に超音波を送
    信し、被検体内からの超音波エコー信号を受信し、予め選
    択したMTI(Moving Target Indication)フィルタを
    通して前記超音波エコー信号の低域周波数成分を除去
    し、低域周波数成分を除去した前記超音波エコー信号に
    基づいて少なくとも流れの分散値を取得して表示する超
    音波診断装置において、 選択したMTIフィルタのフィルタ特性を取得しそのフ
    ィルタ特性に基づいて前記流れの分散値を補正する分散
    値補正手段を具備し、 前記分散値補正手段は、選択したMTIフィルタの帯域
    幅と基準帯域幅の帯域幅比を求める帯域幅比算出手段
    と、前記帯域幅比に調整係数を乗じて補正係数を算出す
    る補正係数算出手段と、前記流れの分散値に前記補正係
    数を乗じて補正分散値を算出する補正乗算手段とを備え
    てなることを特徴とする超音波診断装置。
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JP2006255322A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波ドプラ血流計
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