JP5259259B2

JP5259259B2 - 超音波ドプラ診断装置

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Publication number: JP5259259B2
Application number: JP2008146189A
Authority: JP
Inventors: 雅夫滝本; 宗基潟口; 文康坂口; 智久今村
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: JP2009291325A

Description

本発明は、超音波のドプラ効果を利用して、血液等の体内の運動体の運動状態を診断する超音波ドプラ診断装置に関する。

超音波検査においては、ドプラモードを使用して生体内の運動機能の診断を行なう場合がある。ドプラモードとは、生体内の血流情報をリアルタイムでディスプレイに表示できるようにしたもので、ディスプレイ上に表示されるドプラ信号波形は、時間（横軸）の経過に伴う血流速度（縦軸）とその信号の強度（パワー）の変化（ディスプレイ上では輝度変化で表示される）を示すものである。

ここで、検出されるドプラ信号の速度（周波数）がパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：ｐｕｌｓｅｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で表される一定値（±１／２ＰＲＦ）を超える場合には、表示されるドプラ波形が折り返すことがある。折り返しのあるドプラ波形を折り返しのないドプラ波形に変換するには、流速レンジやベースライン位置を操作者がマニュアル操作にて適切に調整・設定しなければいけないため、操作に時間がかかり操作者の大きな負担になると共に、診断の作業性が悪かった。

そこで、操作者の負担を軽減し、診断の作業性を向上させる目的で、検出可能周波数範囲（ナイキスト周波数）に対する信号存在領域を検出することで、自動的に適切な流速レンジ値及び適切なベースライン位置を求め、次に自動的に適切な流速レンジ値及び適切なベースライン位置を設定することが可能な超音波ドプラ診断装置が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−３０８８４３号公報

しかしながら、特許文献１の技術に、サンプリング周波数を遮蔽周波数（ＰＲＦ）の２倍の２×ＰＲＦに設定する等のオーバーサンプリング（ｏｖｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ）技術を適用することによってドプラ信号を折り返し表示させないようにすると、特許文献１では流速レンジやベースライン位置の自動調整機能が適切に動作せず、適切なドプラ波形表示できない場合がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、操作者とって常に適切なドプラ信号の波形を提示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。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置は、上述した課題を解決するために、被検体内の運動体を含む診断部位との間で超音波を送受信する送受信手段と、前記送受信手段によって得られる受信信号を帯域制限フィルタの遮蔽周波数の２倍以上の周波数でサンプリングして前記運動体に起因するドプラ信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出されるドプラ信号を基にドプラ偏移周波数を分析してドプラスペクトラムを生成する手段と、前記ドプラスペクトラムの正の最大を含む第１ドプラスペクトラムを生成し、前記第１ドプラスペクトラムを基に、信号存在領域と信号非存在領域との第１境界を検出し、前記ドプラスペクトラムの負の最大を含む第２ドプラスペクトラムを生成し、前記第２ドプラスペクトラムを基に、信号存在領域と信号非存在領域との第２境界を検出する検出手段と、前記第１境界と前記第２境界との差を基に、前記ドプラスペクトラムの表示体系を調整する調整手段と、前記調整後のドプラスペクトラムをディスプレイ上に表示させる手段と、を有する。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置によると、操作者とって常に適切なドプラ信号の波形を提示することができる。

本発明に係る超音波ドプラ診断装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の超音波ドプラ診断装置（超音波診断装置）の構成を示す概略図である。

図１は、第１実施形態の超音波ドプラ診断装置１０を示す。その超音波ドプラ診断装置１０は、大きくは、超音波プローブ１１、装置本体１２、ディスプレイ１３及び操作パネル１４によって構成される。

超音波プローブ１１は、装置本体１２からの駆動パルスを基に患者Ｐ内に超音波信号を送波すると共に、エコー信号を受信して電気信号に変換する圧電振動子群を有する。なお、超音波プローブ１１としては、例えば、機械式三次元プローブ及び２Ｄプローブ（マトリクスアレイプローブ）等が挙げられる。

装置本体１２は、送受信部２１、Ｂモード画像生成回路（検波回路）２２、画像メモリ２３、ミキサ２４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５、９０度移相器２６、サンプリングパルス発生回路２７、ドプラスペクトラム演算部２８、第１境界検出回路２９、第２境界検出回路３０、ドプラスペクトラム調整回路３１、表示画像生成回路３２、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）３３、内部記憶装置３４、ＩＦ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３５及び外部記憶装置３６を備える。なお、図示しないが、ミキサ２４、ＬＰＦ２５及びドプラスペクトラム演算部２８は、それぞれ２チャンネルである。また、本実施形態では、第１境界検出回路２９、第２境界検出回路３０及びドプラスペクトラム調整回路３１は集積回路として構成されるものとして説明するが、それらの全部又は一部はソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムの実行によって機能されるものであってもよい。

送受信部２１は、基準信号発生回路２１ａ、遅延回路（ディレイライン）２１ｂ、パルサ回路２１ｃ、アンプ２１ｄ及び加算回路２１ｅを備える。基準信号発生回路２１ａは、基準クロックを発生する。遅延回路（後述する受信時の遅延も兼用）２１ｂは、基準信号発生回路２１ａによって発生される基準クロックを受けて遅延駆動信号を生成する。パルサ回路２１ｃは、遅延回路２１ｂによって生成される遅延駆動信号を受けて超音波プローブ１１の圧電振動子群を振動させる。なお、このような送受信部２１の送信系は、ＣＰＵ３３の指示に従って、送信周波数、送信駆動電圧（音圧）、送信パルスレート、スキャン領域及びフラッシュ回数等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に音圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信部又は複数の電源部を電気的に切り替える機構によって実現される。

送受信部２１のアンプ２１ｄは、超音波プローブ１１を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。遅延回路２１ｂは、アンプ２１ｄの出力信号に対して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えて、出力信号を遅延させる。加算回路２１ｅは、遅延回路２１ｂの出力信号に対して加算処理を行なう。加算回路２１ｅによる加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

Ｂモード画像生成回路２２は、送受信部２１の加算回路２１ｅの出力信号に対して対数増幅及び包絡線検波処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるＢモード画像を生成する。

画像メモリ２３は、Ｂモード画像生成回路２２から出力されるＢモード画像を記憶する。例えば、画像メモリ２３は、Ｂモード画像生成回路２２から出力される三次元のスキャン領域に関する複数のＢモード画像を、空間的に（厚さ方向に従って）配列し、必要に応じて補間処理を施すことで、ボリュームデータ（三次元画像データ）を形成して記憶する。

一方、送受信部２１の加算回路２１ｅの出力信号は、位相検波用のミキサ２４を介してＬＰＦ２５にも出力される。また、基準信号発生回路２１ａの出力信号は、ミキサ２４の一方のチャンネルに直接出力される一方、９０度移相器２６を介してミキサ２４の他方のチャンネルに出力される。このため、装置本体１２によって整相加算されるエコー信号がミキサ２４に加えられる他、基準信号発生回路２１ａからの基準信号ｆ_０及び９０度の位相差をもった基準信号ｆ_０がミキサ２４の２チャンネルにそれぞれ加えられる。これにより、ミキサ２４はドプラ偏移信号ｆ_ｄと「２ｆ_０＋ｆ_ｄ」の信号をＬＰＦ２５に出力する。

ＬＰＦ２５は、ミキサ２４からの混合信号の中から高周波成分を除去し、ドプラ偏移信号ｆ_ｄのみを得る。ドプラ偏移信号ｆ_ｄは、血流情報に演算するための位相検波出力であり、ドプラスペクトラム演算部２８に出力される。

サンプリングパルス発生回路２７は、基準信号発生回路２１ａによって発生される基準信号と、ＣＰＵ３３から出力されるサンプリング周波数（２×ＰＲＦ（ｐｕｌｓｅｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ））とを基に、サンプリングパルスを発生する。サンプリング周波数を遮蔽周波数の２倍以上とするオーバーサンプリング技術を採用してノイズ成分の折り返し表示を行なわないことで、ノイズ成分を約３［ｄＢ］減少させることができる。

ドプラスペクトラム演算部２８は、レンジゲート回路２８ａ、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）２８ｂ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２８ｃ、デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）２８ｄ及び周波数分析回路（ＦＦＴ）２８ｅを備える。

レンジゲート回路２８ａは、操作パネル１４からＣＰＵ３３を介して与えられるレンジゲート位置信号に基づいて遅延時間を任意に設定可能である。レンジゲート回路２８ａは、超音波プローブ１１と所望のレンジゲート（サンプリングポイント又はサンプリングボリュームともいう。）の位置との間を超音波信号が往復する分の時間だけレートパルスよりも遅延させる。Ｓ／Ｈ２８ｂは、ＬＰＦ２５からの位相検波出力信号を、サンプリングパルス発生回路２７によって設定されるサンプリングパルスでサンプルホールドする。

ＢＰＦ２８ｃは、Ｓ／Ｈ２８ｂによってサンプルホールドされた位相検波信号をから、不要な帯域の周波数成分を除去する帯域遮蔽フィルタ（遮蔽周波数：ＰＲＦ）である。ＢＰＦ２８ｃは、Ｓ／Ｈ２８ｂによってサンプルホールドされた位相検波信号から、サンプリングによって生じる高調波成分及び血管壁等からの固定反射信号、さらには比較的遅い動きに拠るドプラ偏移周波数に相当した成分を除去し、血流に拠るドプラ信号のみを抽出する。

Ａ／Ｄ２８ｄは、ＢＰＦ２８ｃの出力信号をデジタル化する。

ＦＦＴ２８ｅは、高速フーリエ変換回路を有し、Ａ／Ｄ２８ｄの出力信号に対してドプラ偏移周波数の周波数解析を行なう。ＦＦＴ２８ｅは、解析結果としてのドプラスペクトラム（周波数スペクトルパターン）を第１境界検出回路２９に出力する。

第１境界検出回路２９及び第２境界検出回路３０は、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムを基に、信号成分の上限と下限とを検出する。

まず、第１境界検出回路２９によるＳＭＡＰ（ｓｉｇｎａｌｍａｐ）の生成処理について、図２乃至図７を用いて説明する。

図２は、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの一例を示す模式図である。図３は、図２に示すドプラスペクトラムのベースライン位置をスライドして生成される第１スライド・ドプラスペクトラムを示す模式図である。図４は、図２に示すドプラスペクトラムのＳＭＡＰを示す図である。図５は、図４に示すＳＭＡＰから信号成分の境界を演算する方法を説明するための図である。図６は、図３に示す第１スライド・ドプラスペクトラムのＳＭＡＰを示す図である。図７は、図６に示すＳＭＡＰから信号成分の境界を演算する方法を説明するための図である。なお、図２に示すドプラスペクトラムでは、サンプリング周波数として２×ＰＲＦを用いるオーバーサンプリング技術を採用しているので、表示幅内に折り返りが存在していない。

第１境界検出回路２９は、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラム（図２に図示）のベースライン位置を表示幅の最下端（−Ｍａｘ）までスライドさせ、第１スライド・ドプラスペクトラム（図３に図示）を得る。その結果、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの高周波数側が表示幅に収まっていない（切れている）場合でも、第１スライド・ドプラペクトラムによると最も高周波数側の信号を表示幅内に収めることができる。そして、第１境界検出回路２９は、図３に示す第１スライド・ドプラスペクトラムを基に、一周波数軸である閾値以上のパワーの周波数の値が１、閾値以下のパワーの周波数の値が０となるようなｓＭＡＰを生成し、ｓＭＡＰを一定時間範囲の周波数軸に対してそれぞれ行ない、各ｓＭＡＰを統合（ＯＲ）してＳＭＡＰ（図６に図示）を生成する。なお、ＳＭＡＰの生成はベースライン位置のスライドに伴って自動的に更新されるようにしてもよい。

例えば、図３に示すような第１スライド・ドプラスペクトラムが生成される場合、第１境界検出回路２９は、第１スライド・ドプラスペクトラムを基に、パワーＰが閾値Ｔｈよりも大きい周波数ｆについては信号存在領域としての“１”を、小さい周波数ｆについては信号非存在領域としての“０”をそれぞれ割り当てて、時刻ｔのｓＭＡＰを生成する。第１境界検出回路２９は、図３に示す全ての時刻についてｓＭＡＰを生成し、それらの結果を統合して、図６に示すようなＳＭＡＰを生成する。

さらに、第１境界検出回路２９は、自身で生成するＳＭＡＰを基に、第１スライド・ドプラスペクトラムの表示幅内に信号非存在領域が存在しないと判断する場合、信号非存在領域が存在すると判断するまで第１スライド・ドプラスペクトラムの流速レンジを拡大する。そして、第１境界検出回路２９は、信号非存在領域が存在するＳＭＡＰを基に、図７に示すような信号存在領域と信号非存在領域との境界（エッジ）Ｅ１を信号成分の上限として検出する。なお、境界Ｅ１の位置情報は、内部記憶装置３４等の記憶装置に記憶される。

図２に示すドプラスペクトラムを基に生成される図４に示すＳＭＡＰによると、図５に示すように、境界の演算においてｅ１を信号成分の上限と、ｅ２を信号成分の下限と認識してしまう。一方、図３に示すドプラスペクトラムを基に生成される図６に示す各ＳＭＡＰによると、図７に示すように、正確に適切な信号成分の上限を求めることができる。

次いで、第２境界検出回路３０によるＳＭＡＰの生成処理について、図２、図４、図５、図８、図９及び図１０を用いて説明する。

図８は、図２に示すドプラスペクトラムのベースライン位置をスライドして生成される第２スライド・ドプラスペクトラムを示す模式図である。図９は、図８に示す第２スライド・ドプラスペクトラムのＳＭＡＰを示す図である。図１０は、図９に示すＳＭＡＰから信号成分の境界を演算する方法を説明するための図である。

第２境界検出回路３０は、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラム（図２に図示）のベースライン位置を表示幅の最上端（＋Ｍａｘ）までスライドさせ、第２スライド・ドプラスペクトラム（図８に図示）を得る。その結果、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの低周波数側が表示幅に収まっていない（切れている）場合でも、第２スライド・ドプラペクトラムによると最も低周波数側の信号を表示幅内に収めることができる。そして、第２境界検出回路３０は、図８に示す第２スライド・ドプラスペクトラムを基に、一周波数軸である閾値以上のパワーの周波数の値が１、閾値以下のパワーの周波数の値が０となるようなｓＭＡＰを生成し、ｓＭＡＰを一定時間範囲の周波数軸に対してそれぞれ行ない、各ｓＭＡＰを統合（ＯＲ）してＳＭＡＰ（図９に図示）を生成する。なお、ＳＭＡＰの生成はベースライン位置のスライドに伴って自動的に更新されるようにしてもよい。

さらに、第２境界検出回路３０は、自身で生成するＳＭＡＰを基に、第２スライド・ドプラスペクトラムの表示幅内に信号非存在領域が存在しないと判断する場合、信号非存在領域が存在すると判断するまで第２スライド・ドプラスペクトラムの流速レンジを拡大する。そして、第２境界検出回路３０は、信号非存在領域が存在するＳＭＡＰを基に、図１０に示すような信号存在領域と信号非存在領域との境界Ｅ２を信号成分の下限として検出する。なお、境界Ｅ２の位置情報は、内部記憶装置３４等の記憶装置に記憶される。

図２に示すドプラスペクトラムを基に生成される図４に示すＳＭＡＰによると、図５に示すように、境界の演算においてｅ１を信号成分の上限と、ｅ２を信号成分の下限と認識してしまう。一方、図８に示すドプラスペクトラムを基に生成される図９に示す各ＳＭＡＰによると、図１０に示すように、正確に適切な信号成分の下限を求めることができる。

なお、第１境界検出回路２９及び第２境界検出回路３０の検出処理の順序は問わないし、また、検出処理は、並列して同時に行なわれるものであってもよい。

ドプラスペクトラム調整回路３１は、第１境界検出回路２９及び第２境界検出回路３０の出力を基に、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムを調整する。

具体的には、ドプラスペクトラム調整回路３１は、第１境界検出回路２９から出力される境界Ｅ１の位置情報と、第２境界検出回路３０から出力される境界Ｅ２の位置情報との差を基に、信号非存在領域の大きさを演算する。そして、ドプラスペクトラム調整回路３１は、信号非存在領域の大きさが、予め設定される期待値（閾値）となるように、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの流速レンジを調整する。また、ドプラスペクトラム調整回路３１は、境界Ｅ１と境界Ｅ２との差を基に信号非存在領域の中心を求め、その中心が両端となるようにドプラスペクトラムを調整する。

なお、第１境界検出回路２９及び第２境界検出回路３０による動作中、必ずしもドプラスペクトラムを表示させる必要はなく装置内部のバックグランドの処理として対応してもよい。

表示画像生成回路３２は、ＤＳＣ（ｄｉｇｉｔａｌｓｃａｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）及びＤ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌｔｏａｎａｌｏｇ）変換回路等によって構成される。表示画像生成回路３２は、Ｂモード画像生成回路２２の出力信号及びドプラスペクトラム調整回路３１の出力信号を基に、Ｂモード画像と並列にドプラスペクトラムが分割表示される表示画像を生成し、ディスプレイ１３に出力する。これにより、ディスプレイ１３上に、Ｂモード画像及びドプラスペクトラムが表示される。

ディスプレイ１３は、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ）等によって構成される。表示画像生成回路３２から出力される表示画像を表示する。

操作パネル１４は、トラックボール、各種スイッチ、ボタン、マウス及びキーボード等によって構成される。操作パネル１４は、装置本体１２のＩＦ３５に接続され、ユーザ（操作者）からの各種指示、例えば、関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）の設定指示、画質条件設定指示、レンジゲート位置信号及びフリーズ指令信号をＩＦ３５に出力する。

ＣＰＵ３３は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。ＣＰＵ３３は、内部記憶装置３４に記憶しているプログラムを実行する機能を有する。又は、ＣＰＵ３３は、外部記憶装置３６に記憶しているプログラム等を、内部記憶装置３４にロードして実行する。

内部記憶装置３４は、ＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。内部記憶装置３４は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌｐｒｏｇｒａｍｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ２５のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする。

ＩＦ３５は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ＩＦ３５は、操作パネル１４及び外部記憶装置３６等に関するインターフェースである。

外部記憶装置３６は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが読み取り装置（図示しない）に着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。外部記憶装置３６は、装置本体１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）を記憶する。また、ＯＳに、ユーザに対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を操作パネル１５によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

続いて、本実施形態の超音波ドプラ診断装置１０の動作について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。

超音波ドプラ診断装置１０が起動されると、装置本体１２は、基準信号発生回路２１ａから出力されるレートパルスによって、超音波プローブ１１の圧電振動子群を励振し、超音波信号が患者Ｐ内に送波される。送波される超音波信号は患者Ｐの各部で反射し、そのエコー信号が超音波プローブ１１の圧電振動子群によって受信される。エコー信号は圧電振動子群によって電気信号に変換され、その電気信号は装置本体１２の加算回路２１ｅによって受信フォーカスが掛けられる。加算回路２１ｅから出力される指定ラスタアドレスの信号のうち一方は、Ｂモード画像生成回路２２に出力され、対数増幅処理・包絡線検波処理が施され、指定ラスタアドレスの画像信号に検波・変換される。Ｂモード画像を形成する画像信号は表示画像生成回路３２に出力される。

一方、送受信部２１の加算回路２１ｅの出力信号は、位相検波用のミキサ２４を介してＬＰＦ２５にも出力される。また、基準信号発生回路２１ａの出力信号は、ミキサ２４の一方のチャンネルに直接出力され、９０度移相器２６を介してミキサ２４の他方のチャンネルに接続されている。このため、装置本体１２によって整相加算されるエコー信号がミキサ２４に加えられる他、基準信号発生回路２１ａからの基準信号ｆ_０及び９０度の位相差をもった基準信号ｆ_０がミキサ２４の２チャンネルにそれぞれ加えられる。これにより、ミキサ２４はドプラ偏移信号ｆ_ｄと「２ｆ_０＋ｆ_ｄ」の信号をＬＰＦ２５に出力する。

ミキサ２４からの混合信号の中から高周波成分がＬＰＦ２５によって除去され、ドプラ偏移信号ｆ_ｄのみが得られる。ドプラ偏移信号ｆ_ｄは、血流情報に演算するための位相検波出力であり、ドプラスペクトラム演算部２８に出力される。

また、基準信号発生回路２１ａによって発生される基準信号と、ＣＰＵ３３から出力されるサンプリング周波数（２×ＰＲＦ）とを基に、サンプリングパルス発生回路２７によってサンプリングパルスが発生される。

次いで、ＬＰＦ２５及びサンプリングパルス発生回路２７の出力を基に、ドプラスペクトラム演算部２８によって解析結果としてのドプラスペクトラムが演算される。

次いで、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラム（図２に図示）のベースライン位置が表示幅の最下端（−Ｍａｘ）までスライドされ（ステップＳ１）、第１スライド・ドプラスペクトラム（図３に図示）が得られる。その結果、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの高周波数側が表示幅に収まっていない（切れている）場合でも、第１スライド・ドプラペクトラムによると最も高周波数側の信号を表示幅内に収めることができる。そして、図３に示す第１スライド・ドプラスペクトラムを基に、ＳＭＡＰ（図６に図示）が生成される（ステップＳ２）。

次いで、ステップＳ２によって生成されるＳＭＡＰを基に、第１スライド・ドプラスペクトラムの表示幅内に信号非存在領域が存在するか否かが判断される（ステップＳ３）。ステップＳ３によってＮＯ、すなわち、信号非存在領域が存在しないと判断される場合、信号非存在領域が存在すると判断されるまで第１スライド・ドプラスペクトラムの流速レンジが拡大される（ステップＳ４）。一方、ステップＳ３によってＹＥＳ、すなわち、信号非存在領域が存在すると判断される場合、信号非存在領域が存在するＳＭＡＰを基に、信号存在領域と信号非存在領域との境界Ｅ１が信号成分の上限として求められる（ステップＳ５）。なお、境界Ｅ１の位置情報は、内部記憶装置３４等の記憶装置に記憶される。

次いで、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラム（図２に図示）のベースライン位置が表示幅の最上端（＋Ｍａｘ）までスライドされ（ステップＳ６）、第２スライド・ドプラスペクトラム（図８に図示）が得られる。その結果、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの低周波数側が表示幅に収まっていない（切れている）場合でも、第２スライド・ドプラペクトラムによると最も低周波数側の信号を表示幅内に収めることができる。そして、図８に示す第２スライド・ドプラスペクトラムを基に、ＳＭＡＰ（図９に図示）が生成される（ステップＳ７）。

次いで、ステップＳ７によって生成されるＳＭＡＰを基に、第２スライド・ドプラスペクトラムの表示幅内に信号非存在領域が存在するか否かが判断される（ステップＳ８）。ステップＳ８によってＮＯ、すなわち、信号非存在領域が存在しないと判断される場合、信号非存在領域が存在すると判断されるまで第２スライド・ドプラスペクトラムの流速レンジが拡大される（ステップＳ９）。一方、ステップＳ８によってＹＥＳ、すなわち、信号非存在領域が存在すると判断される場合、信号非存在領域が存在するＳＭＡＰを基に、信号存在領域と信号非存在領域との境界Ｅ２が信号成分の下限として求められる（ステップＳ１０）。なお、境界Ｅ２の位置情報は、内部記憶装置３４等の記憶装置に記憶される。

次いで、ステップＳ５によって算出される境界Ｅ１の位置情報と、ステップＳ１０によって算出される境界Ｅ２の位置情報との差を基に、信号非存在領域の大きさを演算する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１１によって算出される信号非存在領域の大きさが、予め設定される期待値（閾値）になるように、ＦＦＴ２８ｅから出力されるドプラスペクトラムの流速レンジが調整される（ステップＳ１２）。次いで、ステップＳ１１によって算出される境界Ｅ１と境界Ｅ２との差を基に信号非存在領域の中心が求められ、その中心が両端となるようにドプラスペクトラムが調整される（ステップＳ１３）。

本実施形態の超音波ドプラ診断装置１０によると、サンプリング周波数を遮蔽周波数（ＰＲＦ）の２倍以上に設定するオーバーサンプリング技術によって、ドプラ信号が折り返し表示されない状態であっても、流速レンジやベースライン位置の自動調整機能が適切に動作するので、操作者とって常に適切なドプラ信号の波形を提示することができる。

本実施形態の超音波ドプラ診断装置の構成を示す概略図。ＦＦＴから出力されるドプラスペクトラムの一例を示す模式図。図２に示すドプラスペクトラムのベースライン位置をスライドして生成される第１スライド・ドプラスペクトラムを示す模式図。図２に示すドプラスペクトラムのＳＭＡＰを示す図。図４に示すＳＭＡＰから信号成分の境界を演算する方法を説明するための図。図３に示す第１スライド・ドプラスペクトラムのＳＭＡＰを示す図。図６に示すＳＭＡＰから信号成分の境界を演算する方法を説明するための図。図２に示すドプラスペクトラムのベースライン位置をスライドして生成される第２スライド・ドプラスペクトラムを示す模式図。図８に示す第２スライド・ドプラスペクトラムのＳＭＡＰを示す図。図９に示すＳＭＡＰから信号成分の境界を演算する方法を説明するための図。本実施形態の超音波ドプラ診断装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１０超音波ドプラ診断装置
１１超音波プローブ
１３ディスプレイ
１４操作パネル
２１送受信部
２２Ｂモード画像生成回路
２８ドプラスペクトラム演算部
２９第１境界検出回路
３０第２境界検出回路
３１ドプラスペクトラム調整回路
３２表示画像生成回路

Claims

被検体内の運動体を含む診断部位との間で超音波を送受信する送受信手段と、
前記送受信手段によって得られる受信信号を帯域制限フィルタの遮蔽周波数の２倍以上の周波数でサンプリングして前記運動体に起因するドプラ信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出されるドプラ信号を基にドプラ偏移周波数を分析してドプラスペクトラムを生成する手段と、
前記ドプラスペクトラムの正の最大を含む第１ドプラスペクトラムを生成し、前記第１ドプラスペクトラムを基に、信号存在領域と信号非存在領域との第１境界を検出し、前記ドプラスペクトラムの負の最大を含む第２ドプラスペクトラムを生成し、前記第２ドプラスペクトラムを基に、信号存在領域と信号非存在領域との第２境界を検出する検出手段と、
前記第１境界と前記第２境界との差を基に、前記ドプラスペクトラムの表示体系を調整する調整手段と、
前記調整後のドプラスペクトラムをディスプレイ上に表示させる手段と、
を有することを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
前記第１境界及び前記第２境界を記憶する記憶手段をさらに設け、前記調整手段は、前記記憶手段に記憶される前記第１境界及び前記第２境界を基に、前記差を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波ドプラ診断装置。
前記調整手段は、前記第１境界と前記第２境界との差が、予め設定される閾値になるように、前記ドプラスペクトラムの流速レンジを調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波ドプラ診断装置。
前記調整手段は、前記第１境界と前記第２境界との差を基に、前記信号非存在領域の中心を求め、その中心が両端になるように前記ドプラスペクトラムを調整することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の超音波ドプラ診断装置。
前記検出手段は、前記第１ドプラスペクトラムの速度レンジを拡げることで前記第１境界を検出し、前記第２ドプラスペクトラムの速度レンジを拡げることで前記第２境界を検出する構成とすることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の超音波ドプラ診断装置。