JP3657706B2 - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の診断部位に対して超音波を送受信するとともに、Bモード断層像を得るための超音波の送受信動作とドプラモードでの複素ドプラ信号を得るための超音波の送受信動作とを時分割に交互に切り換えることによって、被検体のリアルタイムBモード断層像を観察しながらドプラ法により例えば血流速度の計測を行う超音波ドプラ診断装置に関し、特にBモード期間内にて欠落する複素ドプラ信号を補間する際にBモード直前と直後のドプラ信号の位相によって位相の段差が生じるのを防止してオーディオ信号出力の歪を低減することができる超音波ドプラ診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波ドプラ診断装置において、Bモードとドプラモードとを併用するモードを選択した場合、Bモードによる超音波の送受信とドプラモードによる超音波の送受信とが時分割に交互に行われる。比較的低い移動速度の物体を検出対象とする場合には、ドプラモードの送受信繰返し周波数は低くてすむため、Bモードの送受信の間にドプラモードの送受信を行うことが可能である。ところが、速度の高い移動物体を検出対象とすることを目的としてドプラモードの送受信繰返し周波数を高くした場合、時間的にBモードの送受信を行うことが困難になり、現状ではBモード画像を静止し、ドプラモードのみの送受信に切り換えていた。
【0003】
これに対し、Bモード画像を静止せずにドプラモードの送受信を行うために、ドプラモードの送受信を必要回数行った後に、Bモードの送受信を一定回数行ってBモード断層像を更新する方法がある。この場合のBモード/ドプラモードの信号形式を図9に示す。図9(a)は、ドプラモードにおけるドプラ信号(音声信号)が出力される期間と、Bモードにおける断層像信号が出力される期間とが交互に出現する状態を示している。いま、Bモードの期間を符号Bで、ドプラモードの期間を符号Dで表すと、D1−B1−D2−B2−D3という信号となり、ドプラモードの音声信号は断続するため、音声信号の欠落するBモードの期間B1 ,B2に何らかの信号補間をしないと、オーディオ信号出力系のスピーカからブチブチという雑音がでて、診断の用には供せないものであった。
【0004】
これに対処して、従来、図9(b)に示すように、音声信号の欠落するBモードの期間B1,B2にそれぞれの直前のドプラモードの期間D1,D2の音声信号をそのまま繰り返して補間する繰り返し補間という方法が行われていた。しかし、この場合は、図9(b)から明らかなように、繰り返し補間部分D1,D2の音声信号の接続点が不連続になり、ブチブチという雑音が残るものであった。また、図9(c)に示すように、音声信号の欠落するBモードの期間B1,B2にそれぞれの直前のドプラモードの期間D1,D2の音声信号を折り返して補間する折り返し補間という方法が行われていた。これは、図9(a)に示すD1期間の音声信号をメモリに記憶させ、次のB1期間に上記メモリに記憶されたD1期間の音声信号を逆順に読み出して補間することにより、信号D1を折り返した信号D1′として折り返し補間を行うものである。信号D2を折り返した信号D2′についても全く同様に折り返し補間が行われる。この場合は、ブチブチという雑音はかなり減少するが、D1′−D2,D2′−D3の接続点で音声信号が不連続になることがあり、ブチブチという雑音が出ることがあった。
【0005】
さらにこれに対処して、特開平5−344971号公報に記載されたドプラ音声信号の補間法が提案されている。この方法は、図10に示すように、同図(a)に示すBモードの期間B1の直前のドプラ音声信号D1を最後のデータから逆順にメモリから期間B1の長さだけ読み出して折り返した第1の折り返し信号D1′を作り、減少関数のウインドウ信号W11を乗じて第1の予備補間信号B11を作る(図10(b)参照)。次に、同図(a)に示すBモードの期間B1の直後のドプラ音声信号D2を最後のデータから逆順にメモリから期間B1の長さだけ読み出して折り返した第2の折り返し信号D2′を作り、増加関数のウインドウ信号W21を乗じて第2の予備補間信号B21を作る(図10(c)参照)。そして、上記第1の予備補間信号B11と第2の予備補間信号B21とを加算して補間信号(B11+B21)を作り、同図(d)に示すように上記Bモードの期間B1のドプラ音声信号を補間するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の図9及び図10に示す従来の超音波ドプラ診断装置におけるドプラ音声信号の補間方法においては、複素信号ではないドプラ音声信号を補間の対象としているので、ドプラモードからBモードに切り換える直前と直後のドプラ信号の折り返し点での信号の位相関係によって、信号波形が滑らかにつながらない場合があった。これは、単なるデータの逆順読み出しのみの場合、信号の振幅の段差は解消されても、信号の位相の段差まで解消することができないためである。これにより、ドプラモードにおいて出力されるオーディオ信号が歪みドプラ音の音質が劣化することがあった。そして、超音波ドプラ診断装置のリアルタイム性を向上させるために、ドプラモードとBモードの切り換えを高速に行うほどこの位相の段差は頻繁に発生し、ドプラ音の音質が劣化して診断がしにくくなるものであった。
【0007】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、Bモード期間内にて欠落する複素ドプラ信号を補間する際にBモード直前と直後のドプラ信号の位相によって位相の段差が生じるのを防止してオーディオ信号出力の歪を低減することができる超音波ドプラ診断装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波ドプラ診断装置は、複素ドプラ信号を検出するドプラ検出部と、このドプラ検出部からの出力に応答する複素ドプラ信号制御手段と、この複素ドプラ信号制御手段の出力に応答する順逆分離手段と、を備え、ドプラモードとBモードとを切り替えて走査する超音波ドプラ診断装置において、上記複素ドプラ信号制御手段は、複素ドプラ信号の実部データと虚部データとを記憶する記憶手段と、上記記憶された複素ドプラ信号をBモード期間中に逆順に読み出す制御手段と、読み出された複素ドプラ信号の周波数を反転させる複素周波数反転手段と、ドプラモードからBモードへの接続切り替え時点での位相の段差を補正するために周波数反転された複素ドプラ信号の位相を回転させる位相回転補正手段とを含んで成るものである。
【0009】
また、上記複素周波数反転手段は、複素ドプラ信号の実部データと虚部データの符号を反転させる手段と、実部データと虚部データを交換する手段のうち少なくとも一つを含んで成るものである。
【0010】
さらに、上記複素ドプラ信号制御手段は、2群の複素周波数反転手段と、2群の位相回転補正手段と、これら2群の位相回転補正手段から出力される複素ドプラ信号系列を重み付け加算する重み付け加算手段とを含んで成るものである。
【0011】
そして、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子にパルス又は連続波を供給する送波器と、上記探触子で受信した反射エコー信号を増幅する増幅器と、この増幅器からの反射エコー信号からBモード断層像を生成するBモード像生成部と、上記増幅器からの反射エコー信号から移動体によりドプラ偏移を受けた成分を複素ドプラ信号として検出するドプラ検出部と、このドプラ検出部で検出された複素ドプラ信号の周波数を分析する周波数分析部と、上記Bモード像生成部からの画像信号及び上記周波数分析部からの分析信号を入力してBモード断層像又は周波数スペクトラムとして表示する表示系と、上記順逆分離手段からの出力を取り込んで2チャンネルのドプラ音として出力するオーディオ信号出力系と、を更に備えたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明による超音波ドプラ診断装置の全体構成を示すブロック図である。この超音波ドプラ診断装置は、被検体の診断部位に対して超音波を送受信するとともに、Bモード断層像を得るための超音波の送受信動作とドプラモードでの複素ドプラ信号を得るための超音波の送受信動作とを時分割に交互に切り換えることによって、被検体のリアルタイムBモード断層像を観察しながらドプラ法により例えば血流速度の計測を行うもので、図1に示すように、探触子1と、送波器2と、増幅器3と、包絡線検波部4と、A/D変換器5と、ドプラ検出部6a,6bと、周波数分析部7と、ディジタルスキャンコンバータ(以下「DSC」と略称する)8と、表示部9と、順逆分離器10と、スピーカ11a,11bとを有し、さらに複素信号補間器12を備えて成る。
【0013】
上記探触子1は、被検体内の診断部位に対して超音波を送受信するもので、図示省略したが、その内部には超音波の発生源であると共に反射波を受信する振動子を有している。送波器2は、上記探触子1に送波信号としてパルス又は連続波を供給するもので、発振器13から発生された一定の繰り返し周波数を有するパルス又は連続波を供給するようになっている。また、増幅器3は、上記探触子1で受信した被検体内部からの反射エコー信号を増幅するもので、信号増幅のために所要のゲイン値が設定されている。
【0014】
包絡線検波部4は、上記増幅器3から出力された受信信号(反射エコー信号)を入力して検波しビデオ信号を作成するものである。A/D変換器5は、上記包絡線検波部4から出力されたビデオ信号を入力してディジタル信号に変換するものである。そして、この包絡線検波部4とA/D変換器5とで、上記増幅器3から出力された反射エコー信号からBモード断層像を生成するBモード像生成部を構成している。
【0015】
一方、ドプラ検出部6a,6bは、前記増幅器3から出力された反射エコー信号から移動体によりドプラ偏移を受けた成分を複素ドプラ信号として検出するもので、前記発振器13に対して90°位相器14の挿入の有無により互いに90度位相の異なる参照波を上記増幅器3からの反射エコー信号に乗算する乗算器15a,15bと、この乗算器15a,15bからの出力信号を直交検波して複素ベースバンド信号を作成するローパスフィルタ16a,16bと、このローパスフィルタ16a,16bからの出力信号にフィルタをかけて静止組織からの反射エコー信号を除去するウォールフィルタ17a,17bと、このウォールフィルタ17a,17bからの出力信号をディジタル信号に変換してディジタルの複素ドプラ信号を出力するA/D変換器18a,18bとから成る。
【0016】
上記ドプラ検出部6a,6bから出力される複素ドプラ信号は、位相が90度ずれた複素信号であり、これを複素平面上のベクトルとして表せば、例えば移動体が接近するときはプラスのドプラシフト周波数となり複素ベクトルは左回転し、逆に移動体が遠ざかるときはマイナスのドプラシフト周波数となり複素ベクトルは右回転する。そして、周波数分析部7は、上記ドプラ検出部6a,6bで検出された複素ドプラ信号を周波数分析してパワースペクトラムを算出するものである。
【0017】
DSC8は、前記Bモード像生成部のA/D変換器5からの画像信号及び上記周波数分析部7からの分析信号を入力して画像表示のためにレイアウト処理するものである。表示部9は、上記DSC8から出力された画像信号を入力して画像として表示するもので、例えばテレビモニタから成る。そして、上記DSC8と表示部9とで、上記Bモード像生成部からの画像信号及び上記周波数分析部7からの分析信号を入力してBモード断層像又は周波数スペクトラムとして表示する表示系を構成している。
【0018】
順逆分離器10は、後述の複素信号補間器12の出力に応答する順逆分離手段となるもので、上記ドプラ検出部6a,6bから出力された複素ドプラ信号を複素周波数の正負によって順逆の方向を分離するようになっている。二つのスピーカ11a,11bは、上記順逆分離器10の出力信号を入力して2チャンネルのドプラ音として出力するものである。この場合、正の周波数成分は移動体が近づくときのドプラ信号として一方のスピーカ11aから出力され、負の周波数成分は移動体が遠ざかるときのドプラ信号として他方のスピーカ11bから出力される。そして、上記順逆分離器10と二つのスピーカ11a,11bとで、前記ドプラ検出部6a,6bで得た複素ドプラ信号を取り込んで2チャンネルのドプラ音として出力するオーディオ信号出力系を構成している。なお、本発明の超音波ドプラ診断装置は、上記Bモード断層像を得るための超音波の送受信動作とドプラモードでの複素ドプラ信号を得るための超音波の送受信動作とを時分割に交互に行うようになっている。
【0019】
ここで、本発明においては、上記オーディオ信号出力系の順逆分離器10より前段に複素信号補間器12が設けられている。この複素信号補間器12は、上記ドプラ検出部6a,6bからの出力に応答する複素ドプラ信号制御手段となるもので、Bモード期間内にて欠落する複素ドプラ信号を、ドプラモード期間に受信した複素ドプラ信号を記憶しておきこの複素ドプラ信号を読み出して合成することにより複素平面上で補間するようになっており、その具体的な内部構成の一例は図2に示すようになっている。図2において、上記ドプラ検出部6a,6bから出力される複素ドプラ信号を入力端子19a,19bを介して入力する一方の実部メモリ20aは、複素ドプラ信号のうち実部データを記憶するものであり、他方の虚部メモリ20bは同じく複素ドプラ信号のうち虚部データを記憶するものである。そして、この実部メモリ20aと虚部メモリ20bとで、ドプラモード期間に受信して入力した複素ドプラ信号を記憶する手段を構成している。
【0020】
アドレス発生部21は、上記実部メモリ20aと虚部メモリ20bのデータを読み書きするときのアドレスを発生するものである。制御部22は、上記アドレス発生部21で発生するアドレスの発生順序を制御するものである。そして、このアドレス発生部21と制御部22とで、上記記憶手段としての実部メモリ20aと虚部メモリ20bに記憶された複素ドプラ信号をBモード期間中に逆順に読み出す制御手段を構成している。
【0021】
複素周波数反転器23は、上記制御手段としてのアドレス発生部21と制御部22により上記実部メモリ20aと虚部メモリ20bから逆順に読み出された複素ドプラ信号の周波数を反転させる複素周波数反転手段となるもので、虚数部に挿入された符号反転器24と切換スイッチ25を有し、複素ドプラ信号の虚部データの符号反転を行うように構成されている。これにより、上記逆順に読み出されたドプラ信号の複素共役が取られ、時間軸の反転つまり周波数の反転が解消される。なお、この複素周波数反転器23は、これに限らず、図3に示すように、符号反転器24と切換スイッチ25を実数部に挿入し、複素ドプラ信号の実部データの符号反転を行うように構成してもよい。また、図4に示すように、実数部と虚数部の出力側に上記制御部22からの制御信号により連動動作する二つの切換スイッチ26,26を設け、複素ドプラ信号の実部データと虚部データの交換を行うように構成してもよい。
【0022】
補正ベクトル演算部27と複素乗算器28とは、上記複素周波数反転器23の複素共役処理により複素ドプラ信号についてドプラモードからBモードへの接続切り替え時点での位相の段差を補正するために周波数反転された複素ドプラ信号の位相を回転させる位相回転補正手段を構成するものである。補正ベクトル演算部27は、ドプラモード期間の最後の出力データをレジスタRr2,Ri2(符号29b)にて保持し、Bモード期間の補間の最初のデータをレジスタRr1,Ri1(符号29a)にて保持し、4象限のatanテーブル30a,30bと加算器31で位相角の偏差Δθを求め、三角関数テーブル32a,32bにより補正ベクトルを求めるように構成されている。また、複素乗算器28は、上記補正ベクトル演算部27からの補正ベクトルのドプラモードからBモードへの接続点の位相段差を補正すると共に、再びドプラモード期間に復帰した時点で複素ドプラ信号について位相回転処理をするもので、実数部と虚数部にまたがって設けられた合計4個の乗算器33a,33b,33c,33dと2個の加算器34a,34bとから成る。そして、この複素乗算器28からの出力信号が求める複素補間出力として、出力端子35a,35bから、図1に示す順逆分離器10へ供給されるようになっている。
【0023】
次に、このように構成された複素信号補間器12の動作について、図2を参照して説明する。まず、ドプラモード期間に受信された複素ドプラ信号は、それぞれ実部データを記憶する実部メモリ20a及び虚部データを記憶する虚部メモリ20bに記憶されると同時に、制御部22の制御により複素周波数反転器23内にて接点q側に接続された切換スイッチ25を介してそのまま複素乗算器28に加えられ、そこで位相回転処理を受けて出力される。このとき、上記実部メモリ20a及び虚部メモリ20bのアドレスは、制御部22によりアドレス発生の順序が制御されるアドレス発生部21から出力される。
【0024】
次に、Bモード期間に切り換わると、制御部22により制御されるアドレス発生部21から上記書き込みのときと逆順のアドレスが発生され、上記実部メモリ20a及び虚部メモリ20bから複素ドプラ信号を逆順に読み出す。このとき、制御部22の制御により複素周波数反転器23内の切換スイッチ25は接点p側に接続され、上記読み出された複素ドプラ信号の虚数部が符号反転器24を通過するように変えられる。これにより、上記逆順に読み出された複素ドプラ信号の複素共役が取られ、逆順読み出しによる時間軸の反転、すなわち周波数の反転が解消される。このような複素共役処理によりドプラモードからBモードへの接続時点で位相の段差が発生するので、前述の補正ベクトル演算部27と複素乗算器28とから成る位相回転補正手段で位相の段差を補正する。
【0025】
すなわち、補正ベクトル演算部27は、ドプラモード期間の最後の出力データをレジスタRr2,Ri2(符号29b)にて保持し、Bモード期間の補間の最初のデータをレジスタRr1,Ri1(符号29a)にて保持し、4象限のatanテーブル30a,30bと加算器31で位相角の偏差Δθを求め、三角関数テーブル32a,32bにより補正ベクトルを求める。この補正ベクトルの位相角は、ドプラモードからBモードへの接続点を挟む両側の複素数の位相段差の角度と等しくなっているので、次の複素乗算器28により接続点の位相段差が補正される。
【0026】
次に、再びドプラモード期間に復帰した時点で複素ドプラ信号は前記実部メモリ20a及び虚部メモリ20bに書き込まれると同時に、制御部22の制御により複素周波数反転器23内にて接点q側に接続された切換スイッチ25を介してそのまま複素乗算器28に加えられ、そこで位相回転処理を受けて出力される。このとき、レジスタRr1,Ri1(符号29a)にはドプラモード時の始めのデータを、レジスタRr2,Ri2(符号29b)にはBモード時の補間出力の最後のデータを保持して、補正ベクトル演算部27で新たな接続点での補正ベクトルを求めるようになっている。以上の動作が、Bモード又はドプラモードによる超音波の送受信動作を時分割に交互に切り換えながら実行される。
【0027】
図2の実施例では、Bモード期間からドプラモード期間への接続点においてはその接続時点の後に得られる複素ドプラ信号のデータの逆順の読み出しを行っていないので、上記接続点におけるデータの振幅誤差の発生を許すが、複素乗算器28による位相回転処理によって接続点両側での2点のデータの距離が最小化されることで上記の振幅誤差は最小化される。これにより、従来技術においてドプラ音声出力に生じていたノイズも低減される。
【0028】
次に、上記図2の実施例による複素信号補間器12の動作による信号波形を図5を参照して説明する。図5(a)〜(c)は時間軸上で信号波形を示す説明図であり、D1,D2はドプラモード期間を示し、B1,B2はBモード期間を示しており、実線の波形は複素ドプラ信号の実部データを示し、破線の波形は虚部データを示している。そして、図5(a)は、図2に示す入力端子19a,19bにおいて複素信号補間器12に入力する複素信号入力波形を示す。また。図5(b)は、複素周波数反転器23の出力波形を示し、これは補正ベクトル演算部27による位相補正を受ける前であることから、期間D1からB1の接続点及び期間D2からB2の接続点において180度の位相段差が生じている。さらに、図5(c)は、補正ベクトル演算部27及び複素乗算器28による位相補正を受けて位相段差が解消され、出力端子35a,35bにおいて複素信号補間器12から出力される複素補間出力波形を示す。
【0029】
図6は、上記図2の実施例による複素信号補間器12の動作による複素ドプラ信号の補間を、実部と虚部の複素平面上で表した説明図である。図において、D1,D2はドプラモード期間を示し、B1はBモード期間を示している。期間D1の最後のデータZntは、図2に示す実部メモリ20a及び虚部メモリ20bから逆順に読み出され、複素共役演算によりZnt*となる。そして、上記最後のデータZntと期間B1における補間データの最初のデータとなるべきZnt*との位相角の差Δθntが演算され、期間B1における以降の補間データの列は複素共役演算により求められたデータが順次Δθntだけの位相回転の処理を受けて合成される。このようなデータの逆順読み出し、複素共役演算、Δθntの位相回転などの一連の処理を幾何学的に見れば、ちょうど期間D1と期間B1の接続点すなわち図6における半直線O−M1上に鏡を置いて時間を逆転させたようになって、ドプラ信号の軌跡が滑らかにつながっているのが分かる。
【0030】
また、図6において、期間B1から期間D2への接続においては位相段差Δθrが存在するが、順次Δθrだけの位相回転処理を行うことにより位相段差がないと共に、振幅段差も最小に抑えられていることがわかる。このように、図2の実施例によれば、複素ドプラ信号の補間に補間点より時間的に後のデータを必要としないので、処理に遅れ時間がなく、実時間処理を可能とすることができる。
【0031】
図7は、図1に示す複素信号補間器12の内部構成の他の例を示すブロック図である。この例による複素信号補間器12は、図2の実施例に対して、複素周波数反転器23を2群(23a,23b)設け、補正ベクトル演算部27を2群(27a,27b)設けると共に複素乗算器28を2群(28a,28b)設けて2群の位相回転補正手段を設け、さらにこれら2群の位相回転補正手段から出力される複素ドプラ信号系列を重み付け加算を行う重み付け加算手段(37a〜37d,38,39a〜39b)を設けたものである。この実施例は、図2の実施例では存在したBモード期間からドプラモード期間への接続点での振幅段差を、その接続時点の後に得られる複素ドプラ信号のデータの逆順の読み出しを行うことにより無くそうとするものである。
【0032】
次に、このように構成された図7の実施例による複素信号補間器12の動作について説明する。まず、ドプラモード期間の複素ドプラ信号は、実部メモリ20a及び虚部メモリ20bに書き込まれると同時に、制御部22の制御によりそれぞれ接点q側に接続された切換スイッチ40a,40bを介してBモード期間の2倍に相当する時間だけ遅れてそのまま上記実部メモリ20a及び虚部メモリ20bから読み出され、出力端子35a,35bから出力される。次に、Bモード期間に切り換わると、上記書き込まれたドプラモード期間の複素ドプラ信号が実部メモリ20a及び虚部メモリ20bから逆順に読み出され、第1の複素周波数反転器23aにより複素共役信号とされる。また、第1の補正ベクトル演算部27a内のレジスタRr1,Ri1(符号29a)には、Bモード期間以前の最後の複素ドプラ信号のデータを保持し、接続点の偏角の2倍の値をatanテーブル30a及び倍率器36aにて求め、補正ベクトルを得る。このとき、上記逆順で読み出された複素共役信号列はちょうど接続点の偏角の2倍の角度だけ逆方向に位相ずれを起こしているので、第1の複素乗算器28aでこの位相ずれを補正する方向に位相回転処理を行う。これにより、接続点において振幅、位相ともに連続する補間が行われる。
【0033】
次に、Bモード期間からドプラモード期間への接続点では、Bモード期間以降の複素ドプラ信号が実部メモリ20a及び虚部メモリ20bから逆順に読み出され、第2の複素周波数反転器23bにより複素共役信号とされる。また、第2の補正ベクトル演算部27b内のレジスタRr2,Ri2(符号29b)には、Bモード期間以降の最初の複素ドプラ信号のデータを保持し、接続点の偏角の2倍の値をatanテーブル30b及び倍率器36bにて求め、補正ベクトルを得る。このとき、上記逆順で読み出された複素共役信号列はちょうど接続点の偏角の2倍の角度だけ逆方向に位相ずれを起こしているので、第2の複素乗算器28bでこの位相ずれを補正する方向に位相回転処理を行う。これにより、上記と同様に接続点において振幅、位相ともに連続する補間が行われる。
【0034】
次に、上記のようにBモード期間の前後の複素ドプラ信号から合成補間された2群の複素ドプラ信号は、重み係数発生器38と各群に2個ずつ設けられた乗算器37a,37b,37c,37dと2個の加算器39a,39bとから成る重み付け加算手段を用いて、時系列の対応するもの同士でBモード期間の始めの時期ほどそのBモード期間以前のドプラ信号から合成された複素信号に重みを大きくし、Bモード期間の終わりにかけてそのBモード期間以後のドプラ信号から合成された複素信号に重みを移動するように重み付け加算が行われる。このようにして求められた複素補間出力は、制御部22の制御によりそれぞれ接点p側に接続された切換スイッチ40a,40bを介して出力端子35a,35bから出力され、図1に示す順逆分離器10へ供給される。
【0035】
図8は、上記図7の実施例による複素信号補間器12の動作による複素ドプラ信号の補間を、実部と虚部の複素平面上で表した説明図である。図において、D1,D2はドプラモード期間を示し、B1はBモード期間を示している。期間D1のドプラモードから期間B1のBモードへの接続では、期間D1の複素ドプラ信号のデータCr1は、データの逆順読み出し、複素共役、位相回転補正処理によって半直線O−M1に対称に折り返されて破線で示すデータCr1′となる。また、期間B1のBモードから期間D2のドプラモードへの接続では、Bモード以降の期間D2の複素ドプラ信号のデータCr2は、データの逆順読み出し、複素共役、位相回転補正処理によって半直線O−M2に対称に折り返されて破線で示すデータCr2′となる。そして、図7に示す重み付け加算手段(37a〜37d,38,39a〜39b)により重み付け加算が行われ、図8の期間B1に一点鎖線で示すように複素補間信号Ciが得られる。この実施例では、Bモード期間の複素ドプラ信号を補間により求めるのに、そのBモード期間の前後のドプラモード期間のドプラ信号を補間処理に利用することから、その補間処理に必然的にBモード期間の2倍の時間遅れを生じるが、図8からも明らかなように振幅段差及び位相段差が殆どなく、滑らかに接続された補間信号が得られる。
【0036】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、複素ドプラ信号を検出するドプラ検出部からの出力に応答する複素ドプラ信号制御手段を、複素ドプラ信号の実部データと虚部データとを記憶する記憶手段と、この記憶された複素ドプラ信号をBモード期間中に逆順に読み出す制御手段と、読み出された複素ドプラ信号の周波数を反転させる複素周波数反転手段と、ドプラモードからBモードへの接続切り替え時点での位相の段差を補正するために周波数反転された複素ドプラ信号の位相を回転させる位相回転補正手段とを含んで構成したことにより、Bモード期間内にて欠落する複素ドプラ信号を補間する際にBモード直前と直後のドプラ信号の位相によって位相の段差が生じるのを防止してオーディオ信号出力の歪を低減することができる。従って、ドプラ音の音質を向上して診断の効率を改善することができる。
【0037】
また、上記複素ドプラ信号制御手段において、複素周波数反転手段を2群設けると共に、位相回転補正手段を2群設け、これら2群の位相回転補正手段から出力される複素ドプラ信号系列を重み付け加算する重み付け加算手段を含むものにおいては、Bモード期間内にて欠落する複素ドプラ信号を補間する際に信号の振幅段差及び位相段差を殆どなくし、滑らかに接続された補間信号を得ることができる。従って、オーディオ信号出力の歪をさらに低減することができ、ドプラ音の音質を向上して診断の効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波ドプラ診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】上記超音波ドプラ診断装置における複素信号補間器の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図3】上記複素信号補間器内の複素周波数反転器の他の構成例を示す回路図である。
【図4】上記複素信号補間器内の複素周波数反転器のさらに他の構成例を示す回路図である。
【図5】図2の実施例による複素信号補間器の動作による信号波形を示す説明図である。
【図6】図2の実施例による複素信号補間器の動作による複素ドプラ信号の補間を、実部と虚部の複素平面上で表した説明図である。
【図7】図1に示す複素信号補間器の内部構成の他の例を示すブロック図である。
【図8】図7の実施例による複素信号補間器の動作による複素ドプラ信号の補間を、実部と虚部の複素平面上で表した説明図である。
【図9】従来の超音波ドプラ診断装置におけるドプラ音声信号の補間方法を示す説明図である。
【図10】従来装置におけるドプラ音声信号の補間方法の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1…探触子
2…送波器
3…増幅器
4…包絡線検波部
5…A/D変換器
6a,6b…ドプラ検出部
7…周波数分析部
8…DSC
9…表示部
10…順逆分離器
11a,11b…スピーカ
12…複素信号補間器
13…発振器
14…90°位相器
20a…実部メモリ
20b…虚部メモリ
21…アドレス発生部
22…制御部
23,23a,23b…複素周波数反転器
27,27a,27b…補正ベクトル演算部
28,28a,28b…複素乗算器
37a〜37d…乗算器
38…重み係数発生器
39a,39b…加算器
40a,40b…切換スイッチ
Claims (4)
- 複素ドプラ信号を検出するドプラ検出部と、
このドプラ検出部からの出力に応答する複素ドプラ信号制御手段と、
この複素ドプラ信号制御手段の出力に応答する順逆分離手段と、
を備え、ドプラモードとBモードとを切り替えて走査する超音波ドプラ診断装置において、
上記複素ドプラ信号制御手段は、複素ドプラ信号の実部データと虚部データとを記憶する記憶手段と、上記記憶された複素ドプラ信号をBモード期間中に逆順に読み出す制御手段と、読み出された複素ドプラ信号の周波数を反転させる複素周波数反転手段と、ドプラモードからBモードへの接続切り替え時点での位相の段差を補正するために周波数反転された複素ドプラ信号の位相を回転させる位相回転補正手段とを含むことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。 - 上記複素周波数反転手段は、複素ドプラ信号の実部データと虚部データの符号を反転させる手段と、実部データと虚部データを交換する手段のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。
- 上記複素ドプラ信号制御手段は、2群の複素周波数反転手段と、2群の位相回転補正手段と、これら2群の位相回転補正手段から出力される複素ドプラ信号系列を重み付け加算する重み付け加算手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。
- 被検体内に超音波を送受信する探触子と、
この探触子にパルス又は連続波を供給する送波器と、
上記探触子で受信した反射エコー信号を増幅する増幅器と、
この増幅器からの反射エコー信号からBモード断層像を生成するBモード像生成部と、
上記増幅器からの反射エコー信号から移動体によりドプラ偏移を受けた成分を複素ドプラ信号として検出するドプラ検出部と、
このドプラ検出部で検出された複素ドプラ信号の周波数を分析する周波数分析部と、
上記Bモード像生成部からの画像信号及び上記周波数分析部からの分析信号を入力してBモード断層像又は周波数スペクトラムとして表示する表示系と、
上記順逆分離手段からの出力を取り込んで2チャンネルのドプラ音として出力するオーディオ信号出力系と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の超音波ドプラ診断装置。
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