JP6778649B2 - Ultrasound imaging device and blood flow velocity calculation method - Google Patents
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Description
本発明は、ドプラ計測機能を備えた超音波撮像装置に関し、特に、複数の異なる超音波送信条件、例えば異なるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で計測したドプラ信号から、折り返しのない速度の推定を行う技術に関する。 The present invention relates to an ultrasonic imaging apparatus having a Doppler measurement function, and in particular, from Doppler signals measured under a plurality of different ultrasonic transmission conditions, for example, different pulse repetition frequencies (PRF), at a speed without folding back. Regarding the technology for estimating.
ドプラ計測は、超音波撮像の主要な技術の一つであり、血流速度を可視化することで血管が関わる各種疾患の診断に役立っている。ドプラ計測の主な手法であるカラードプラ法においては、所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）で超音波パルスを照射し、被検体からの反射波である信号波形から一次元自己相関によって位相シフト量を求め、超音波の送受信方向に対し移動する組織の速度即ち血流速度（ドプラ速度）を算出する。この際、血流以外の組織、例えば心壁から生じる動き成分を除去するためにクラッタフィルタと呼ばれる低周波遮断フィルタが用いられる。 Doppler measurement is one of the main techniques of ultrasonic imaging, and it is useful for diagnosing various diseases related to blood vessels by visualizing blood flow velocity. In the color Doppler method, which is the main method of Doppler measurement, ultrasonic pulses are applied at a predetermined pulse repetition frequency (PRF), and the phase shift amount is calculated by one-dimensional autocorrelation from the signal waveform that is the reflected wave from the subject. Obtain and calculate the speed of the tissue moving in the direction of transmitting and receiving ultrasonic waves, that is, the blood flow speed (Dopla speed). At this time, a low-frequency blocking filter called a clutter filter is used to remove movement components generated from tissues other than blood flow, for example, the heart wall.
こうして算出されるドプラ速度は、クラッタフィルタ或いはウォールフィルタと呼ばれる低域除去フィルタによる制限とエイリアシングによる制限を受ける。前者の制限は、クラッタフィルタで除去されるような低速の血流速度は算出できないというものである。エイリアシングは、位相差を検出する際に、ＰＲＦで決まる計測限界速度（ナイキスト速度）を超える速度では位相が折り返す（反転する）現象であり、それより遅い速度であって位相が同じものは判別できなくなる。 The Doppler speed calculated in this way is limited by a low frequency rejection filter called a clutter filter or a wall filter and by aliasing. The former limitation is that it is not possible to calculate the slow blood flow velocity that would be removed by the clutter filter. Aliasing is a phenomenon in which the phase folds (inverts) at a speed that exceeds the measurement limit speed (Nyquist speed) determined by the PRF when detecting a phase difference, and it is possible to discriminate slower speeds with the same phase. It disappears.
この問題を回避し、低速域から高速域の血流速度を正しく計測するために、複数種類のＰＲＦの超音波パルスを送受信して速度レンジを拡大する手法がある。例えば、非特許文献１には、複数のＰＲＦを組み合わせて計測したＲＦ信号から折り返し回数を推定し、折り返しなしのドプラ速度を推定する手法が提案されている。
In order to avoid this problem and correctly measure the blood flow velocity in the low speed range to the high speed range, there is a method of transmitting and receiving ultrasonic pulses of a plurality of types of PRFs to expand the speed range. For example, Non-Patent
しかしながら、非特許文献１等に開示される折り返しなしドプラ速度を推定する手法を採用しても、ＳＮが低下する領域（ＳＮ比低下領域）が存在することがある。これは速度がナイキスト速度の偶数倍の時に、その折り返し成分がクラッタフィルタで除去されてしまうために起こる。ＳＮ比低下領域では正確な速度が求められないため、例えば２つのＰＲＦ毎に推定した速度を平均した場合の速度の精度が低下する。
However, even if the method for estimating the Doppler speed without wrapping disclosed in Non-Patent
本発明は、折り返しなしドプラ速度を推定する技術において、クラッタフィルタに起因するＳＮの低下を防止し、ドプラ速度算出の精度を向上することを課題とする。 An object of the present invention is to prevent a decrease in SN caused by a clutter filter and improve the accuracy of Doppler speed calculation in a technique for estimating Doppler speed without folding back.
上記課題を解決するため、本発明は複数の異なる超音波送受条件を用いて測定したＲＦ信号から、所定の指標を用いてドプラ速度のＳＮ比低下領域を判定する。判定結果は、例えば、ドプラ速度推定に用いる超音波送受条件を変更するために用いられる。或いは、ユーザーが適切な処理を遂行できるように、ユーザーに提示される。 In order to solve the above problems, the present invention determines a region where the SN ratio of the Doppler speed decreases from RF signals measured using a plurality of different ultrasonic transmission / reception conditions using a predetermined index. The determination result is used, for example, to change the ultrasonic wave transmission / reception conditions used for Doppler velocity estimation. Alternatively, it is presented to the user so that the user can perform appropriate processing.
すなわち本発明の超音波撮像装置の一態様は、超音波探触子を有し、所定の超音波送信条件で超音波パルスを送信し、被検体からの反射波である超音波を受信する超音波送受信部と、前記超音波送受信部が受信した超音波信号を用いて、前記被検体中の血流の速度を算出する血流速度演算部と、前記超音波送受信部撮像部が受信した超音波信号に対し、前記被検体の、前記血流以外の組織からの反射信号を遮断するフィルタ部と、を備え、前記血流速度演算部は、異なる超音波送信条件で取得した超音波信号を用いて、算出した血流速度の折り返しを解消する演算を行う折り返し回避部と、前記血流速度について、ＳＮ比低下領域を判定するＳＮ比低下領域判定部とを備える。 That is, one aspect of the ultrasonic imaging apparatus of the present invention is an ultrasonic probe that has an ultrasonic probe, transmits ultrasonic pulses under predetermined ultrasonic transmission conditions, and receives ultrasonic waves that are reflected waves from a subject. A blood flow velocity calculation unit that calculates the velocity of blood flow in the subject using an ultrasonic transmission / reception unit and an ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission / reception unit, and an ultrasonic reception unit that receives an ultrasonic signal. The ultrasonic signal is provided with a filter unit that blocks the reflected signal of the subject from tissues other than the blood flow, and the blood flow velocity calculation unit obtains ultrasonic signals under different ultrasonic transmission conditions. It is provided with a folding avoidance unit that performs an operation to eliminate the folding of the calculated blood flow velocity, and an SN ratio reduction region determination unit that determines the SN ratio reduction region for the blood flow velocity.
また本発明の超音波撮像装置の他の態様は、血流速度演算部が、動作モードとして、折り返しを解消する演算を行う折り返し回避モードと、折り返しを解消しないで速度を算出する通常モードとを備え、血流速度演算部の動作モードの選択を受け入れる入力部をさらに備える。血流速度演算部は入力部を介して折り返し回避モードが選択されたときに、前記折り返し回避部により折り返しを解消する演算を行う。 Further, in another aspect of the ultrasonic imaging apparatus of the present invention, the blood flow velocity calculation unit has, as an operation mode, a folding avoidance mode in which an operation for eliminating the folding is performed and a normal mode in which the speed is calculated without eliminating the folding. Further, an input unit that accepts the selection of the operation mode of the blood flow velocity calculation unit is provided. When the folding avoidance mode is selected via the input unit, the blood flow velocity calculation unit performs an operation to eliminate the folding by the folding avoidance unit.
本発明によれば、フレームレートを低下することなく且つ冗長な計測を行うことなく、広い速度レンジに亘って正確なドプラ速度を推定することができる。これにより血流動態等の診断に資する情報を正確かつ速やかに提供することができる。 According to the present invention, it is possible to estimate an accurate Doppler speed over a wide speed range without reducing the frame rate and performing redundant measurement. As a result, information useful for diagnosis such as blood flow dynamics can be provided accurately and promptly.
以下、本発明の超音波撮像装置の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the ultrasonic imaging device of the present invention will be described.
まず超音波撮像装置の全体概要を説明する。超音波撮像装置は、主な構成として、超音波プローブと、超音波プローブを介した超音波送受信を行う送受信回路と、受信したエコー信号を処理する信号処理部と、を備え、信号処理部は、エコー信号を用いて血流速度の演算を行う血流速度演算部を備える。一例として、図１に示す超音波撮像装置１００は、被検体３０に当接させて超音波信号の照射及びエコー信号の検出を行う超音波プローブ（以下、単にプローブという）２０と、プローブ２０が接続される本体１０とを備え、本体１０は送受信回路１１０、送受信回路１１０の動作を制御する送受シーケンス制御部１３０、及び送受信回路１１０が受信した超音波信号を処理し、Ｍモード画像やカラードプラ法による画像などを生成する信号処理部１５０を含む。本体１０は、さらに、送受シーケンス制御部１３０に対し指令や条件などを設定する入力部４０及び信号処理部１５０が生成した画像等を表示する表示部５０を備えることができる。
First, an overall outline of the ultrasonic imaging device will be described. The ultrasonic imaging device mainly includes an ultrasonic probe, a transmission / reception circuit for transmitting / receiving ultrasonic waves via the ultrasonic probe, and a signal processing unit for processing the received echo signal. The signal processing unit includes a signal processing unit. , It is provided with a blood flow velocity calculation unit that calculates the blood flow velocity using an echo signal. As an example, in the ultrasonic imaging apparatus 100 shown in FIG. 1, an ultrasonic probe (hereinafter, simply referred to as a probe) 20 and a
超音波プローブ２０は、複数のトランスデューサ（振動子）を一次元方向或いは二次元方向に配列した装置で、送受信回路１１０からの電気信号を超音波信号として被検体３０に照射するとともに、被検体３０からの反射波であるエコー信号を検出する。
The
送受信回路１１０は、所定の周波数の信号を発生する発振器を備え、所定の走査方式で超音波探触子に駆動信号を送る送信回路１１１と、超音波探触子によって受信されたエコー信号に対し整相加算、検波、増幅などの信号処理を行う受信回路１１３とからなる。送信回路１１１は、超音波プローブの各振動子に別個の遅延時間を与え、超音波ビームに指向性を与える送信ビームフォーマを、また受信回路１１３は各振動子に受波された信号に遅延時間を与えて加算する受信ビームフォーマ（整相加算部）を、備えた構成とすることができる。ビームフォーミング後に受信回路１１３から出力される受信信号は、血流速度に依存する周波数成分を持つＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号であり、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号として信号処理部１５０に入力される。ＲＦ信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器は受信回路１１３内に備えていてもよいし、受信回路１１３の後段に備えていてもよい。
The transmission /
送受シーケンス制御部１３０は、入力部４０が受け付けた撮像条件やスキャン条件に基き送受信回路１１０の動作を制御する。撮像法としては、２次元的な断面を撮像する平面的撮像方法と、３次元的な領域を撮像する立体的撮像方法があり、本実施形態はいずれも採用できる。またスキャン方式は連続波を用いる方式やパルス波を用いる方式があり、特に、カラードプラ法においては、送信回路１１１に対し複数の超音波送受条件を採用した超音波の送受信制御（ドプラビーム送受シーケンス制御）を行う。
The transmission / reception
またカラードプラ法において、複数の動作モードがある場合には、設定された動作モードで送受信回路１１０や信号処理部１５０が動作するよう制御する。動作モードとしては、例えば、折り返し回避演算を行う動作モードと、このような演算を行わない動作モードがある。動作モードの選択は、例えば、入力部４０（ＧＵＩを含む）に折り返し回避モードを選択するスイッチ或いはボタン等の操作具４１を設け、ユーザーが操作具を操作することで発生する電気信号を送受シーケンス制御部１３０が受け付けることにより行われる。
Further, in the color Doppler method, when there are a plurality of operation modes, the transmission /
信号処理部１５０は、受信回路１１３で受信した信号（デジタルＲＦ信号）を処理し、超音波断層画像の作成と、血流速度の演算とを行う。このため、信号処理部１５０は、ＲＦ信号を断層画像作成用の信号と血流速度演算用の信号とに振り分けるデータ振り分け部１５１、Ｂモード像などの断層像を生成する断層画像演算部１５３、ドプラ速度を算出する血流速度演算部１５５、及び、断層画像演算部１５３及び血流速度演算部１５５の演算結果を用いて表示画像を作成する表示画像生成部１５７を備える。血流速度演算部１５５の前段には、ＲＦ信号を実部と虚部とからなるＩＱ信号に変換する直交検波部１５４が設けられる。従って血流速度演算部１５５は超音波複素信号（ＩＱ信号）を処理対象とする。
The
上述した信号処理部１５０の機能の一部又は全部は、計算機のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が機能部毎の演算アルゴリズムを含むプログラムを読み込んで実行することで実現してもよいし、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のハードウェアで実現してもよい。
A part or all of the functions of the
表示部５０は、表示画像生成部１５７が生成した画像の表示のほか、入力部として機能するＧＵＩ等を表示することも可能である。表示部５０には、設定された撮像条件やデフォルトで設定されている撮像条件や撮像のガイドとなる情報や画像等も表示される。例えば、カラードプラでは、設定されたＰＲＦやそのＰＲＦにおいて計測可能な速度レンジなどを表示する構成としてもよい。
In addition to displaying the image generated by the display
本実施形態の超音波撮像装置は、血流速度演算部１５５が複数の超音波送受条件で計測した超音波信号を用いて、折り返しを展開したドプラ速度を算出する機能を持つ。超音波送受条件には、ＰＲＦ（Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｉｔｉｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ）や超音波の基本周波数が含まれる。さらに血流速度演算部１５５は、超音波撮像部が異なる超音波送受条件で取得した超音波信号を用いて、折り返しを解消する演算を行う折り返し回避部（折り返しなし速度計算部）を備え、折り返し回避部によって折り返しを解消した血流速度（折り返しなし速度）について、ＳＮ比低下領域の有無を判定するＳＮ比低下領域判定部を備える。判定結果の利用については種々の態様があり、後述する実施形態において詳述する。
The ultrasonic image pickup apparatus of the present embodiment has a function of calculating the Doppler speed in which the folding is developed by using the ultrasonic signals measured by the blood flow
本実施形態の超音波撮像装置の動作の概要を図２に示す。ここでは超音波送受条件としてＰＲＦを制御する場合を例に説明する。図示するように、折り返し回避モードにおいてドプラ撮像が開始されると、送受シーケンス制御部１３０は、入力部４０を介して設定された複数のＰＲＦに基づき、送受信回路１１０を制御し、所定の領域（計測領域）に対し超音波パルスの送信及びエコー信号の受信を行う（Ｓ１１）。
The outline of the operation of the ultrasonic image pickup apparatus of this embodiment is shown in FIG. Here, a case where PRF is controlled as an ultrasonic wave transmission / reception condition will be described as an example. As shown in the figure, when Doppler imaging is started in the folding avoidance mode, the transmission / reception
送受シーケンスの例を図３に示す。図３（ａ）は、基本的な送受シーケンスであり、初期条件として或いは入力部４０を介して設定されたＰＲＦ（単一のＰＲＦ）でパルスを送信し受信する。図３（ｂ）は、２種のＰＲＦを用いたシーケンスであり、２つの異なるＰＲＦを交互に繰り返す。図３（ｃ）は、３種のＰＲＦをサイクリックに繰り返す。ＰＲＦの種類の数は図示するものに限定されないが、複数種のＰＲＦを用いる送受シーケンスでは、各ＰＲＦは次の関係を保つものとする。
［数１］
ｐｒｆ１＝ｐ／ｑ（ｐｒｆｉ） （１）
上式（１）において、ｐｒｆ１は、例えば１番目と２番目のパルスのＰＲＦ、ｐｒｆｉは、ｐｒｆ１以外のＰＲＦである。またｐとｑは割り切れない関係の整数である。
An example of the transmission / reception sequence is shown in FIG. FIG. 3A is a basic transmission / reception sequence in which pulses are transmitted and received as initial conditions or at a PRF (single PRF) set via the
[Number 1]
prf 1 = p / q (prf i ) (1)
In the above equation (1), prf 1 is, for example, the PRF of the first and second pulses, and prf i is a PRF other than prf 1 . Further, p and q are integers having an indivisible relationship.
送受シーケンス制御部１３０は、ドプラ計測かＢモード計測かによって、送受信回路１５０から送られるエコー信号を、断層画像演算部１５３と血流速度演算部１５５とに振り分ける（Ｓ１２）。ここではドプラ計測で計測されたエコー信号が血流速度演算部１５５に送られる。Ｂモード計測であれば、２次元のエコー信号からなるデータをフレーム毎のデータとして断層画像演算部１５３に送る。
The transmission / reception
血流速度演算部１５５は、直交検波後のエコー信号（ＩＱ信号）から、サンプルゲートが設定された所定の領域のデータを取出し、さらにＰＲＦ毎に振り分けて、ＰＲＦ毎にドプラ速度の推定を行う（Ｓ１３）。ＰＲＦ毎のデータの振り分けは、図３（ｂ）に示した２種のＰＲＦを用いたシーケンスの場合、１番目パルスと２番目パルスの組、３番目パルスと４番目パルスの組のように、奇数番目パルスとそれに続く偶数番目パルスの組からなるデータと、２番目パルスと３番目パルスの組のように、偶数番目パルスとそれに続く奇数番目パルスの組からなるデータと、に振り分けられる。
The blood flow
一方、血流速度演算部１５５は、エコー信号を用いて、折り返しなし速度の算出においてＳＮ比低下領域が発生するか否かの判定を行い（Ｓ１４）、ＳＮ比低下領域についての判定結果を参照して、例えば、血流速度の推定や折り返しなし速度の演算を行う（Ｓ１５）。或いは、判定結果はユーザーに提示され、ユーザーが再計測の必要性等を判断するための材料となる。
On the other hand, the blood flow
ＳＮ比低下領域の判定は、例えば、計測領域のサンプル毎（画素毎）に行われる。計測領域全体としてＳＮ比低下領域がない場合は計測領域全体について、或いはＳＮ比低下領域ではないと判定された場合はその領域について、ＰＲＦ毎に推定した速度、ＰＲＦの比（ｐ／ｑ）、及びナイキスト速度などを用いて、折り返しなし速度の算出を行う。 The determination of the SN ratio reduction region is performed, for example, for each sample (for each pixel) in the measurement region. If there is no SN ratio reduction area in the entire measurement area, the entire measurement area, or if it is determined that the measurement area is not the SN ratio reduction area, the speed estimated for each PRF, the PRF ratio (p / q), And the Nyquist speed is used to calculate the non-foldback speed.
以下、血流速度演算部の構成と動作の具体的な実施形態を説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the configuration and operation of the blood flow velocity calculation unit will be described.
＜第一実施形態＞
本実施形態は、ＳＮ比低下領域判定部の判定結果に基づき血流速度演算部がＰＲＦを変えて再計算することが特徴である。
<First Embodiment>
The present embodiment is characterized in that the blood flow velocity calculation unit changes the PRF and recalculates based on the determination result of the SN ratio reduction region determination unit.
本実施形態の血流速度演算部１５５の構成を、図４を参照して説明する。血流速度演算部１５５は、図４に示すように、ウォールフィルタ（ＷＦ部）２１０、ＰＦＲ振り分け部２２０、用いるＰＦＲの種類数と同じ数（図示する例では２つ）のドプラ処理部２３０−１及び２３０−２、及び、折り返し速度計算部２４０を備え、さらに各ドプラ処理部２３０−１及び２３０−２の結果を用いてＳＮが低下する領域を判定するＳＮ比低下領域判定部２５０を備える。なお以下の説明において、特に区別する必要がないときには、複数のドプラ処理部をまとめてドプラ処理部２３０として説明する。
The configuration of the blood flow
ウォールフィルタ２１０は、クラッタフィルタ或いはＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）フィルタとも呼ばれ、血管壁などから反射されるエコー信号を除去するための低域除去フィルタである。
The
ＰＦＲ振り分け部２２０は、エコー信号をＰＦＲ毎に振り分けて各ドプラ処理部２３０で渡す。本実施形態では、図３（ｂ）に示したように二つのＰＲＦ（ｐｒｆ１及びｐｒｆ２）が用いられ、ｐｒｆ１となるデータの組がドプラ処理部２３０−１に、ｐｒｆ２となるデータの組がドプラ処理部２３０−２に信号が振り分けられる。
The
ドプラ処理部２３０は、図５に示すように自己相関法等の公知の手法でドプラ速度を推定する速度推定器２３１、信号強度を算出するパワー演算器２３３、及び所定のサンプル数の信号強度の分散を算出する分散演算器２３５を備える。カラードプラ法では、血流の有無や血流の乱れを確認する指標としてパワーや分散を算出する場合があるが、本実施形態において、パワー演算器２３３及び分散演算器２３５は、ＳＮ比低下領域判定部２５０が折り返し速度計算部２４０で算出される折り返しなし速度にＳＮ比低下領域が生じうるか否かを判定する際の指標となる数値を算出する指標算出部２３２として機能する。指標算出部２３２は、パワー演算器２３３及び分散演算器２３５のいずれか一方のみでもよいし、パワー演算器２３３及び分散演算器２３５以外の指標を与えるものであってもよい。指標算出部の出力は、ＳＮ比低下領域判定部２５０に与えられる。
As shown in FIG. 5, the
次に以上の構成を踏まえ、本実施形態の超音波撮像装置によりドプラ撮像を行う場合の動作を、血流速度演算部１５５における処理を中心に説明する。図６に処理のフローを示す。ここでは一例として２種類のＰＦＲを用いてドプラ撮像する場合を説明する。
Next, based on the above configuration, the operation when Doppler imaging is performed by the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment will be described focusing on the processing in the blood flow
まず折り返し回避モード選択ボタン４１（図１）が操作されると、表示部５０に表示される測定可能な速度レンジが拡大する（Ｓ２１）。また送受シーケンス制御部１３０は、送受シーケンスを例えば基準の送受シーケンス（図３（ａ））から、パルス間隔（ＰＲＴ＝１／ＰＲＦ）が順次切り替わる送受シーケンスに変更し、その送受シーケンスに基き送受信回路１１０を制御し、所定の領域（計測領域）に対し超音波パルスの送信及びエコー信号の受信を行う（Ｓ２２）。このような制御では、例えば図３（ｂ）に示したように、パルス毎にパルス間隔が交互に変化する。
First, when the folding avoidance mode selection button 41 (FIG. 1) is operated, the measurable speed range displayed on the
信号処理部１５０は、受信したエコー信号を直交検波し、ウォールフィルタ２１０で低域信号を除去した後、ＰＦＲ振り分け部２２０により、ｐｒｆ１であるデータの組と、ｐｒｆ２であるデータの組とを振り分けて、それぞれ、ドプラ処理部２３０−１、２３０−２に送る。上記処理は、計測領域のサンプル毎に行われる。
The
ドプラ処理部２３０では、サンプル毎に、速度推定器２３１が所定のＰＲＦのデータの組を用いて、速度の推定を行う（Ｓ２３）。速度は、ｎ番目のパルスと（ｎ＋１）番目のパルスとの位相差をもとにドプラ偏移Δｆを算出することで推定することができ、位相差の算出は自己相関法やその改良法など公知の手法を行うことができる。位相差からドプラ偏移を算出する過程で、折り返しが発生する。従って速度推定器２３１で推定される速度は、次の式（２）で表される。
In the
上述したドプラ速度の推定を、計測領域のサンプル毎に行うことで、その領域内の血流の速度分布（各画素の速度）が得られる。 By estimating the Doppler velocity described above for each sample in the measurement region, the velocity distribution of blood flow (velocity of each pixel) in that region can be obtained.
一方、ドプラ処理部２３０のパワー演算器２３３及び分散演算器２３４は、サンプル毎に信号強度（パワー）と分散を算出する（Ｓ２４）。ある点ｘにおける信号のパワーＰｏｗ及び分散Ｖａｒは、次式（４）、（５）で算出することができる。
ＳＮ比低下領域判定部２５０は、各ドプラ処理部２３０のパワー演算器２３３及び分散演算器２３４が算出したパワー及び分散を用いて、サンプル点毎に、折り返しなし速度計算部２４０で算出する折り返しなし速度においてＳＮ比低下領域か否かの判定を行う（Ｓ２５）。
The signal-to-noise ratio reduction
ＳＮ比低下領域は、図７に示すように、速度がナイキスト速度の偶数倍のときに生じる。これはナイキスト速度ＶＮの偶数倍の速度に相当する位相差は、折り返した状態で位相差ゼロ付近（図中、斜線で示す部分）になり、ウォールフィルタ２１０によって除去されるためである。このＳＮ比低下領域では、信号値のパワーは低下し、分散は高くなる。これをＰＲＦで振り分けられた信号毎に見てみると、図８の左側２欄に示すように、いずれについても速度がナイキスト速度の偶数倍とならない場合には、ｐｒｆ１、ｐｒｆ２の場合それぞれで分散が「低」、パワーが「高」であるのに対し、一方（図８ではｐｒｆ１）で速度がナイキスト速度の倍数となった場合には、ＳＮが低下し、分散が「高」、パワーが「低」となる。その場合、もう一方（ｐｒｆ２）では、ナイキスト速度が異なるため、それを原因としてＳＮ比低下領域にはなりえないので、分散は「低」、パワーは「高」となる。
The signal-to-noise ratio reduction region occurs when the speed is an even multiple of the Nyquist speed, as shown in FIG. This phase difference corresponding to an even multiple speed of the Nyquist velocity V N is (in the figure, the portion indicated by hatching) around phase difference zero in a state folded back becomes, is to be removed by the
ＳＮ比低下領域判定部２５０は、ＰＲＦ振り分け後の２つのドプラ処理部２３０におけるパワー及び分散の違いを指標としてＳＮ比低下領域を判定する。すなわち、あるサンプル点ｘにおいて、一方のドプラ処理部２３０の出力である分散が「高」、パワーが「低」、他方のドプラ処理部２３０の分散が「低」、パワーが「高」の場合に、その位置ｘをＳＮ比低下領域と判定する。「低」と「高」の判定については、例えば、それぞれについて所定の閾値を設定し、分散であれば所定の閾値（例えば０．４）を超えた位置を「高」（ＳＮ比低下領域）と判定し、パワーが閾値（例えば平均値の１／１０）を下回った位置を「低」（ＳＮ比低下領域）と判定する。
The SN ratio reduction
なおＳＮ比低下領域の判定を、分散とパワーの両方を用いるのではなく、分散又はパワーの一方だけを用いて行ってもよい。その場合、図５に示したパワー演算器２３３及び分散演算器２３４の一方を省略することができる。但し両方を用いることで判定の精度を高めることができる。
The determination of the signal-to-noise ratio region may be performed using only one of the dispersion and the power, instead of using both the dispersion and the power. In that case, one of the
ＳＮ比低下領域判定部２５０が判定した結果は、折り返しなし速度計算部２４０及びＰＲＦ振り分け部２２０に送られる。折り返し速度計算部２４０は、各ドプラ処理部２３０−１、２３０−２の速度推定器２３１で推定された速度ＶＤ１、ＶＤ２と、ＰＲＦを用いて、折り返し数と折り返しなし速度の計算を行う（Ｓ２６）。その際、ＳＮ比低下領域判定部２５０の判定結果が参照される。
The result determined by the SN ratio reduction
折り返しなし速度計算部２４０は、ＳＮ比低下領域判定部２５０においてＳＮ比低下領域ではないと判定された位置（図８の左２欄の場合）について、以下の手順で折り返しなし速度を算出する。
The non-folding
ドプラ処理部２３０の速度推定器２３１で推定された速度ＶＤは、計測限界速度（ナイキスト速度）と折り返し数ｎを用いて前掲の式（２）で表される。式（２）を異なるＰＲＦ条件で推定された２つの速度ＶＤ１、ＶＤ２毎に示すと、次式（６−１）、（６−２）のようになる。
上式に示すように折り返し数（ｎ１、ｎ２）及びナイキスト速度（ＶＮ１、ＶＮ２）はＰＲＦ条件によって異なる。下付の数字（１又は２）をｉで表すとナイキスト速度は次式（７）で表される。
一方、ｐｒｆ２は、前掲の式（１）で示したようにｐｒｆ１にｐ／ｑを乗じた値に設定されているので、ＶＮ１とＶＮ２は同じ関係性を持ち、次式（８）で表される。
上述した式（６）〜（８）から次式（９）が導かれる。
以下の拘束条件を使い、式（９）を解くことで式（６）の折り返し数ｎ１、ｎ２が求まる。
求まったｎ１、ｎ２を式（６）に代入することで、それぞれのＰＲＦ条件において折り返しなし速度ＶＡ１、ＶＡ２が求まる。本来、ＶＡ＝ＶＡ１＝ＶＡ２となるはずであり、これらの平均値をとって、計測対象の速度ＶＡとする。
ＶＡ＝（ＶＡ１＋ＶＡ２）／２
The Motoma' was n 1, n 2 by substituting the equation (6), no return velocity V A1, V A2 is determined in each PRF conditions. Originally, VA = VA1 = VA2, and the average value of these should be taken as the velocity VA to be measured.
VA = ( VA1 + VA2 ) / 2
図８の左２欄に示すように、計測対象の速度がナイキスト速度の偶数倍にならない場合即ちＳＮ比低下領域以外の領域は、上述した計算により、速度を算出することができる。一方、ＳＮ比低下領域と判定された位置では、速度がナイキスト速度の偶数倍になっているため、上述した計算の精度が大幅に低下する。 As shown in the left two columns of FIG. 8, when the speed of the measurement target does not become an even multiple of the Nyquist speed, that is, in a region other than the SN ratio reduction region, the speed can be calculated by the above calculation. On the other hand, at the position determined to be the SN ratio reduction region, the speed is an even multiple of the Nyquist speed, so that the accuracy of the above calculation is significantly reduced.
このため、ＰＲＦ振り分け部２２０は、ＳＮ比低下領域判定部２５０においてＳＮ比低下領域と判定された位置については、ドプラ計算に使うデータの組を変更するように、データの振り分けを異ならせる（Ｓ２７）。例えば、ｐｒｆ１において分散が「高」でパワーが「低」であった場合、次のように変更する。図３（ｂ）において、データを奇数番目のパルスとそれに続く偶数番目のパルスの組（ｐｒｆ１のデータ）と、偶数番目のパルスとそれに続く奇数番目のパルスの組（ｐｒｆ２のデータ）とに振り分けて、ドプラ処理部２３０−１、２３０−２に渡したのに対し、奇数番目のパルスとその次の奇数番目のパルスの組（ｐｒｆ３のデータ）と、偶数番目のパルスとその次の偶数番目のパルスの組（ｐｒｆ２のデータ）とに振り分ける。
Therefore, the
その後、各ドプラ処理部２３０の速度推定器２３１において速度の推定を行うこと（Ｓ２３）、推定した速度（ＶＤ３、ＶＤ２）を用いて、折り返しなし速度を求めること（Ｓ２６）は上記計算と同様である。但し、式（８）におけるｐとｑの値は、次のように変更される。
ｐ／ｑ→ｑ／（ｐ＋ｑ）
After that, the speed is estimated by the
p / q → q / (p + q)
このようにＰＲＦを変更することで、速度推定部で推定される速度がナイキスト速度の偶数倍になることを回避することができ、ＳＮ比低下領域と判定された領域についても正確な折り返しなし速度を求めることができる。 By changing the PRF in this way, it is possible to prevent the speed estimated by the speed estimation unit from becoming an even multiple of the Nyquist speed, and the accurate non-folding speed even in the region determined to be the SN ratio reduction region. Can be calculated.
なおＰＲＦを変更後の速度推定及び折り返しなし速度計算の繰り返しにおいても、それ以前のドプラ処理と同様に、分散及びパワーを算出し、変更後のＰＲＦにおいてＳＮ比低下領域の判定を行ってもよい。 In the repetition of speed estimation and non-foldback speed calculation after changing the PRF, the variance and power may be calculated and the SN ratio decrease region may be determined in the changed PRF as in the previous Doppler processing. ..
ＳＮ比低下領域と判定された位置についてＳ２３〜Ｓ２７の処理を行うことで、最終的に計測対象領域全体の血流速度（２次元ドプラ速度）が算出される（Ｓ２８）。こうして算出され折り返しなし速度は、例えば、公知のカラーマッピングの手法で、断層画像演算部１５３が生成したＢモード画像に重畳して表示される（Ｓ２９）。またそれと共に或いはそれに代えて、折り返しなし速度自体を数値やグラフ等で表示してもよい。
By performing the processing of S23 to S27 for the position determined to be the SN ratio lowering region, the blood flow velocity (two-dimensional Doppler velocity) of the entire measurement target region is finally calculated (S28). The non-folding speed calculated in this way is displayed by superimposing it on the B mode image generated by the tomographic
本実施形態によれば、速度とは別に信号値から算出した指標を用いて、その後の折り返しなし速度が不成功となるＳＮ比低下領域を判定する。そして判定結果を参照して、ｐｒｆを変更して折り返しなし速度の計算を繰り返す。これによりＳＮ比低下領域を発生することなく、広い速度レンジにおいて精度よく折り返しなし速度を算出することができる。
また本実施形態によれば、超音波スキャン時のエコー信号それぞれから独立の速度を算出することができ、情報が劣化することなく保たれるので、高い空間分解能が維持される。
According to the present embodiment, an index calculated from the signal value separately from the speed is used to determine the SN ratio reduction region in which the subsequent non-foldback speed is unsuccessful. Then, referring to the determination result, the prf is changed and the calculation of the non-folding speed is repeated. As a result, the non-folding speed can be calculated accurately in a wide speed range without generating an SN ratio reduction region.
Further, according to the present embodiment, the velocity can be calculated independently from each echo signal at the time of ultrasonic scanning, and the information is maintained without deterioration, so that high spatial resolution is maintained.
さらに本実施形態によれば、ＳＮ比低下領域の判定を、パワー及び分散を指標として行うことにより高い精度の判定結果が得られる。判定結果の精度が高いことを示すシミュレーション結果を図９に示す。図９（ａ）は、理想的なポワズイユ流れを持つ速度分布を異なるＰＲＦを持つ条件１、条件２でドプラ計測したときの速度分布と、この速度分布を用いて折り返しなし速度を算出した結果を示している。図示するように条件２の矢印で示すライン上にＳＮ比低下領域（信号値が黒い部分）があり、その結果、折り返しなし計算後に正しい速度分布が得られていないことがわかる。
Further, according to the present embodiment, a highly accurate determination result can be obtained by determining the SN ratio reduction region using power and dispersion as indexes. FIG. 9 shows a simulation result showing that the accuracy of the determination result is high. FIG. 9A shows the velocity distribution when the velocity distribution with the ideal Poiseuille flow was measured by Doppler under the
このＳＮ比低下領域があるラインと、それ以外のライン（通常速度領域という）とについて、それぞれ、条件１、条件２における分散とパワーを算出した結果が図９（ｂ）、図９（ｃ）である。分散についてみると、通常速度領域では、条件１と条件２とで、いずれも低い値（０．２以下）であるが、ＳＮ比低下領域では、条件１では分散は低いが、条件２では分散が高く、０．４を超えている。またパワーについてみると、通常速度領域では、条件１と条件２とで、ほぼ同様の値を示しているが、ＳＮ比低下領域では、条件１と条件２とでは大きく異なり、条件２では通常のパワーの１／１０以下となっていることがわかる。これらの結果は、図８に示す表の値とも一致し、この判定手法の精度が高いことがわかる。
The results of calculating the variance and power under
また本実施形態の超音波撮像装置は、折り返しなし演算モードと通常モードの２つの動作モードを切り替える入力手段が提供される。血流の定量的計測においては、広い速度レンジで正確な速度を求めるために折り返しなし速度の演算が重要であるが、一方、高速血流を可視化したい場合など、定性的な血流の観測においては、速度の折り返し（反転）があると一目で高速血流であることを確認することができる。本実施形態では、動作モード切替のための手段を提供することにより、診断の目的や対象に応じて必要な情報を提示することができる。 Further, the ultrasonic imaging apparatus of the present embodiment is provided with an input means for switching between two operation modes, a non-folding calculation mode and a normal mode. In the quantitative measurement of blood flow, it is important to calculate the non-folding velocity in order to obtain an accurate velocity in a wide velocity range, but on the other hand, in qualitative blood flow observation such as when you want to visualize high-speed blood flow. Can confirm at a glance that the blood flow is high when there is a turnaround (reversal) of the velocity. In the present embodiment, by providing the means for switching the operation mode, it is possible to present necessary information according to the purpose and target of the diagnosis.
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、ＳＮ比低下領域判定部の判定結果を用いて速度推定と折り返しなし速度計算を繰り返したが、本実施形態では判定結果を用いて速度計算結果の補正を行うことが特徴である。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the speed estimation and the speed calculation without folding back are repeated using the judgment result of the SN ratio reduction region judgment unit, but the present embodiment is characterized in that the speed calculation result is corrected by using the judgment result. is there.
本実施形態の血流速度演算部１５５の構成例を図１０に示す。図１０において、図４と同じ機能を持つ要素は、同じ符号で示し重複する説明は省略する。図１０に示すように、本実施形態では血流速度演算部１５５は、ＳＮ比低下領域判定部２５０の判定結果を格納するメモリ２６０、及び、ＳＮ比低下領域について速度を空間的或いは時間的に補完するデータ補完部２７０を備える。データ補完部２７０は、折り返し速度計算部２４０の後段に配置され、ＳＮ比低下領域以外の領域の速度データを用いて（空間的補間）或いはＳＮ比低下領域について時間的に前後するフレームのデータから求められた速度データを用いて（時間的補間）、ＳＮ比低下領域の速度を算出する。
FIG. 10 shows a configuration example of the blood flow
以下、本実施形態の血流速度演算部１５５における処理の流れを、図１１を参照して説明する。図１１において、図６と同じ符号で示す処理は同じ内容の処理である。
Hereinafter, the flow of processing in the blood flow
まず折り返し回避モードボタンが操作され（Ｓ２１）、折り返し回避モードの送受シーケンスで送受信が開始されると、第一実施形態と同様に、血流速度演算部１５５の複数のドプラ処理部２３０−１、２３０−２にＰＲＦデータ毎にデータが振り分けられ、速度推定処理（Ｓ２３）と、分散やパワーなどの指標演算が行われる（Ｓ２４）。指標に基いて、ＳＮ比低下領域ではないと判定された領域については（Ｓ２５）、折り返し数の計算（Ｓ２６）が行われ、最終速度が算出される（Ｓ２８）。一方、ステップＳ２５においてＳＮ比低下領域であると判断された領域（位置）をメモリに格納する（Ｓ３１）。このとき判定結果を表示部５０に表示させてもよい（Ｓ３０）。
First, when the wraparound avoidance mode button is operated (S21) and transmission / reception is started in the wraparound avoidance mode transmission / reception sequence, the plurality of Doppler processing units 230-1 of the blood flow
データ補完部２７０は、ＳＮ比低下領域の位置情報をメモリ２６０から取得するとともに、その周辺（ＳＮ比低下領域の周辺であってＳＮ比低下領域ではない領域）について折り返しなし速度計算部２４０が算出した速度を読み込み、ＳＮ比低下領域の速度を内挿或いは外挿等により補完する（Ｓ３２）。補完の手法は、特に限定されず、線形補間、スプライン補間等の公知の手法を採用することができる。また補間は一次元（Ｘ方向又はＹ方向のみ）で行ってもよいし、二次元（Ｘ方向及びＹ方向）で行ってもよい。また血流方向と関連性のある方向に沿って補間を行ってもよい。
The
また血流速度が時間的に変動する部位などでは、ある時点でＳＮ比低下領域と判定された領域が別の時点ではＳＮ比低下領域以外の領域となる場合が有る。このような部位については、各フレームデータについて第一実施形態と同様に分散、パワー或いはその両者について比較を行い、ＳＮ比低下領域以外と判定されたフレームデータから算出される速度を用いて、ＳＮ比低下領域の速度を補完する。この場合の補間の手法も上述した空間的補間と同様である。 Further, in a region where the blood flow velocity fluctuates with time, a region determined to be an SN ratio decreasing region at a certain time may become a region other than the SN ratio decreasing region at another time. For such a part, the variance, power, or both of each frame data are compared in the same manner as in the first embodiment, and the SN is calculated by using the speed calculated from the frame data determined to be outside the SN ratio reduction region. Complements the speed in the signal-to-noise ratio region. The method of interpolation in this case is the same as the above-mentioned spatial interpolation.
空間的補間と時間的補間とを組み合わせて実施することも可能である。補完によって最終的に得られた計測対象領域の折り返しなし速度を所定の表示態様で表示することは第一実施形態と同様である（Ｓ２９）。 It is also possible to carry out a combination of spatial interpolation and temporal interpolation. It is the same as the first embodiment that the non-folding speed of the measurement target area finally obtained by the complement is displayed in a predetermined display mode (S29).
本実施形態によれば、速度推定処理を繰り返すことなく、簡易な手法で計測対象領域全体の折り返しなし速度を得ることができる。またＳＮ比低下領域と判定された領域についてのみ補間処理を行うので、第一実施形態と同様に高い空間分解能を維持することができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain a non-folding speed of the entire measurement target area by a simple method without repeating the speed estimation process. Further, since the interpolation processing is performed only on the region determined to be the SN ratio reduction region, high spatial resolution can be maintained as in the first embodiment.
＜第三実施形態＞
本実施形態は、ＳＮ比低下領域判定部の判定結果に基づき、超音波送受条件の種類を異ならせて再計測を行うことが特徴である。本実施形態の実現のために、一例として、ＳＮ比低下領域判定部の結果をユーザーに提示する機能、及び、超音波送受条件の種類を異ならせた再計測をユーザーに促す機能が追加される。再計測の際の超音波送受条件の種類はユーザーが前の計測に用いた超音波送受条件を参照して、新たに設定しなおしてもよいし、装置側で推奨超音波送受条件の組み合わせを提示或いは設定してもよい。以下、超音波送受条件がＰＲＦである場合を例に説明する。
<Third Embodiment>
The present embodiment is characterized in that remeasurement is performed with different types of ultrasonic wave transmission / reception conditions based on the determination result of the SN ratio reduction region determination unit. In order to realize this embodiment, as an example, a function of presenting the result of the SN ratio reduction region determination unit to the user and a function of prompting the user to remeasure with different types of ultrasonic transmission / reception conditions are added. .. The type of ultrasonic wave transmission / reception conditions for remeasurement may be newly set by referring to the ultrasonic wave transmission / reception conditions used by the user in the previous measurement, or the device may use a combination of recommended ultrasonic wave transmission / reception conditions. It may be presented or set. Hereinafter, a case where the ultrasonic wave transmission / reception condition is PRF will be described as an example.
本実施形態の血流速度演算部１５５の構成は、第一実施形態或いは第二実施形態と同様であるので、以下、適宜図４或いは図１０を援用して、本実施形態の動作の流れを説明する。図１２に動作の流れを示す。図１２において、図６と同じ符号で示す処理は同じ内容の処理であり、重複する説明は省略する。
Since the configuration of the blood flow
まず所定の複数種類のＰＲＦを用いた送受シーケンスにおいて得られたエコー信号を用いてドプラ処理を行うとともに（Ｓ２１〜Ｓ２３）、信号のパワーや分散の演算を行いＳＮ比低下領域判定の指標を得て、判定を行う（Ｓ２４、Ｓ２５）。ＳＮ比低下領域判定部２５０の判定手法は第一実施形態と同じである。
First, Doppler processing is performed using the echo signals obtained in the transmission / reception sequence using a plurality of types of PRFs (S21 to S23), and the power and dispersion of the signals are calculated to obtain an index for determining the SN ratio reduction region. The determination is made (S24, S25). The determination method of the SN ratio reduction
判定の結果、計測対象領域内にＳＮ比低下領域がない場合には、受信したエコー信号とその時のＰＲＦの値を用いて第一実施形態と同様に、速度推定と折り返しなし速度演算を行う。一方、計測対象領域内にＳＮ比低下領域がある場合には、その旨をユーザーに知らせる（Ｓ３３）。知らせる手法は特に限定されないが、例えば、表示部５０に「ＳＮ比低下領域がある」というエラーメッセージを表示させてもよいし、超音波断層像上にＳＮ比低下領域を識別可能な表示方法、例えば輝度や色を他の部分と異ならせる等、で表示してもよい。図１３に判定結果の表示例を示す。ここでは計測対象である血管３００について超音波断層像に重畳して血流速度がカラーマッピングの手法で表示されている。斜線で示す領域３１０は、ＳＮ比低下領域と判定された領域である。このようにＳＮ比低下領域３１０を提示することで、ユーザーに対し、血流速度演算結果のエラーを提示できる。ユーザーはこの情報をもとに、対応を決めることができる。例えば、ＰＲＦの組み合わせを変更して再計測を行う。或いはＳＮ比低下領域と判定された領域を含む狭い領域に限定して再計測を行ってもよい。またＳＮ比低下領域が診断上重要ではない場合には、特に何もしないという選択肢もあり得る。
As a result of the determination, when there is no SN ratio decrease region in the measurement target region, the speed estimation and the non-foldback speed calculation are performed using the received echo signal and the PRF value at that time as in the first embodiment. On the other hand, if there is an SN ratio reduction region in the measurement target region, the user is notified to that effect (S33). The method of notifying is not particularly limited, but for example, an error message "There is an SN ratio decreasing region" may be displayed on the
このようなエラー表示とともに、再計測の際に使用するＰＲＦの組み合わせ（推奨ＰＲＦ）を提示してもよいし、ユーザーによるＰＲＦの入力を促すＧＵＩを表示してもよい。推奨ＰＲＦは、例えば、速度レンジの拡大幅の変更が所定範囲（％）以内となるようにＰＲＦの組み合わせとする、或いは一方のＰＲＦ（例えば所定のＳＮ比低下領域が発生するｐｒｆ１）のみを、それ以外のＰＲＦ（例えばｐｒｆ２）と所定の関係を満たすＰＲＦに変更する、などである。 Along with such an error display, a combination of PRFs (recommended PRF) to be used for remeasurement may be presented, or a GUI prompting the user to input the PRF may be displayed. The recommended PRF is, for example, a combination of PRFs so that the change in the expansion width of the speed range is within a predetermined range (%), or only one PRF (for example, prf 1 in which a predetermined signal-to-noise ratio reduction region occurs). , Change to a PRF that satisfies a predetermined relationship with another PRF (for example, prf 2 ), and the like.
新たなＰＲＦの組み合わせが設定されると、その組み合わせを反映した送受シーケンスに基き送受信を行い、Ｓ２３〜Ｓ２５を繰り返す。ＰＲＦの組み合わせが変わることで、ＳＮ比低下領域が発生する確率が下がり、計測対象領域全体についてＳＮ低下なく折り返しなし速度を求められる可能性が高まる。 When a new combination of PRFs is set, transmission / reception is performed based on a transmission / reception sequence that reflects the combination, and S23 to S25 are repeated. By changing the combination of PRFs, the probability that the SN ratio decrease region will occur decreases, and the possibility that the SN reduction-free speed can be obtained for the entire measurement target region increases.
なお図１２に示すフローでは、計測対象領域全体について再計測する場合と、ＳＮ比低下領域に限定して再計測を行う場合とを区別していないが、前者の場合には、ステップＳ２５ではＳＮ比低下領域の有無のみを判定してもよいし、ＳＮ比低下領域の大きさを判定してもよい。その場合、ＳＮ比低下領域が所定の大きさ（閾値）以上であるときに送受シーケンスを異ならせて計測対象領域全体の計測を行うようにしてもよい。 In the flow shown in FIG. 12, there is no distinction between the case where the entire measurement target area is remeasured and the case where the remeasurement is performed only in the SN ratio decrease region, but in the former case, the SN in step S25. Only the presence or absence of the ratio reduction region may be determined, or the size of the SN ratio reduction region may be determined. In that case, when the SN ratio reduction region is equal to or larger than a predetermined size (threshold value), the transmission / reception sequence may be different to measure the entire measurement target region.
また以上の説明では、超音波送受条件としてＰＲＦを変更する場合を説明したが、式（３）からわかるように、ナイキスト速度は超音波の基本周波数ｆ０によっても変化する。従ってＰＲＦではなく、超音波送受条件として超音波の基本周波数を変更して再計測することも可能であり、そのような変更例も本実施形態に含まれる。 Further, in the above description, the case where the PRF is changed as the ultrasonic wave transmission / reception condition has been described, but as can be seen from the equation (3), the Nyquist velocity also changes depending on the fundamental frequency f 0 of the ultrasonic wave. Therefore, instead of PRF, it is possible to change the fundamental frequency of ultrasonic waves as an ultrasonic transmission / reception condition and perform remeasurement, and such a change example is also included in the present embodiment.
本実施形態によれば、ＳＮ比低下領域が発生する超音波送受条件、例えばＰＲＦを回避しながら、計測を行うことで、実測値に基づく折り返しなし血流速度を算出することができる。また本実施形態によれば、ユーザーにＳＮ比低下領域の判定結果を提示することにより、ユーザー選択の自由度を高めることができる。例えばユーザーは、提示された結果に基づき、再計測を行うのではなく、第一実施形態のように再計算のみを行うことを選択したり、第二実施形態のようにデータ補完により対処したりすることが可能になる。つまり本実施形態で説明した判定結果の表示は、判定結果に基づく再計測のみならず他の実施形態を組み合わせた超音波撮像装置に適用することも可能である。 According to the present embodiment, it is possible to calculate the non-folding blood flow velocity based on the actually measured value by performing the measurement while avoiding the ultrasonic transmission / reception condition in which the SN ratio decrease region occurs, for example, PRF. Further, according to the present embodiment, the degree of freedom in user selection can be increased by presenting the determination result of the SN ratio reduction region to the user. For example, the user may choose to perform only the recalculation as in the first embodiment instead of performing the remeasurement based on the presented result, or deal with it by data complementation as in the second embodiment. It becomes possible to do. That is, the display of the determination result described in the present embodiment can be applied not only to the remeasurement based on the determination result but also to the ultrasonic imaging apparatus combined with other embodiments.
また各実施形態が備える技術的特徴は、技術的に矛盾しない限り、他の実施形態に組み込んだものや、複数の技術的特徴の一部を除いたものも本発明に包含される。例えば上述した実施形態では、折り返しなし速度演算を行う場合に、入力部４０を介して「折り返しなし速度回避モード」を選択するボタンの操作がなされるものとしたが、このような入力部４０を介した操作を経ない折り返しなし速度演算機能を持つ超音波撮像装置も本発明に包含される。
Further, as long as there is no technical contradiction, the technical features included in each embodiment include those incorporated in other embodiments and those excluding some of the plurality of technical features in the present invention. For example, in the above-described embodiment, when the non-folding speed calculation is performed, the button for selecting the "non-folding speed avoidance mode" is operated via the
以上、本発明の超音波撮像装置の各実施形態について説明したが、本発明の超音波撮像装置は上述した実施形態やその説明に用いた図面に示される構成に限定されないことは言うまでもない。また本発明に特徴的な血流速度演算部の機能は、ソフトウェアでもハードウェアでも実現することが可能であり、特に比較的単純な数値計算やフィルタ等については、公知の電子回路で実現できる。 Although each embodiment of the ultrasonic imaging apparatus of the present invention has been described above, it goes without saying that the ultrasonic imaging apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment and the configuration shown in the drawings used in the description thereof. Further, the function of the blood flow velocity calculation unit, which is characteristic of the present invention, can be realized by software or hardware, and particularly relatively simple numerical calculation, a filter, or the like can be realized by a known electronic circuit.
１０：本体、２０：超音波プローブ、３０：被検体、４０：入力部、５０：表示部、１１０：送受信回路、１１１：送信ビームフォーマ、１１３：受信ビームフォーマ、１３０：送受シーケンス制御部、１５０：信号処理部、１５１：データ振り分け部、１５３：断層画像演算部、１５４：直交検波部、１５５：血流速度演算部、１５７：表示画像生成部、２１０：ウォールフィルタ、２２０：ＰＲＦ振り分け部、２３０、２３０−１、２３０−２：ドプラ処理部、２３１：速度推定器、２３２：指標算出部、２３３：パワー演算器、２３４：分散演算器、２４０：折り返しなし速度計算部、２５０：ＳＮ比低下領域判定部、２６０：データ補完部、３１０：ＳＮ比低下領域 10: Main body, 20: Ultrasonic probe, 30: Subject, 40: Input unit, 50: Display unit, 110: Transmission / reception circuit, 111: Transmission beam former, 113: Reception beam former, 130: Transmission / reception sequence control unit, 150 : Signal processing unit, 151: Data distribution unit, 153: Tomographic image calculation unit, 154: Orthogonal detection unit, 155: Blood flow velocity calculation unit, 157: Display image generation unit, 210: Wall filter, 220: PRF distribution unit, 230, 230-1, 230-2: Doppler processing unit, 231: Speed estimator, 232: Index calculation unit, 233: Power calculator, 234: Distributed calculator, 240: No-fold speed calculation unit, 250: SN ratio Decreased area determination unit 260: Data complementing unit, 310: SN ratio decrease area
Claims (16)
前記超音波送受信部が受信したエコー信号を用いて、前記被検体中の血流速度を算出する血流速度演算部と、
前記超音波送受信部が受信した超音波信号に対し、前記被検体の、前記血流以外の組織からの反射信号を遮断するフィルタ部と、
を備えた超音波撮像装置であって、
前記血流速度演算部は、前記超音波送受信部が複数の異なる超音波送受条件で取得したエコー信号を用いて、血流速度の折り返しを解消する演算を行う折り返し回避部を備え、
前記折り返し回避部によって折り返しを解消した血流速度について、ＳＮ比低下領域の有無を判定するＳＮ比低下領域判定部を更に備えたことを特徴とする超音波撮像装置。 An ultrasonic transmitter / receiver that has an ultrasonic probe, transmits ultrasonic pulses under predetermined ultrasonic transmission / reception conditions, and receives an echo signal that is a reflected wave from a subject.
A blood flow velocity calculation unit that calculates the blood flow velocity in the subject using the echo signal received by the ultrasonic transmission / reception unit.
A filter unit that blocks the reflection signal of the subject from tissues other than the blood flow with respect to the ultrasonic signal received by the ultrasonic transmission / reception unit.
It is an ultrasonic imaging device equipped with
The blood flow velocity calculation unit includes a folding avoidance unit that performs an operation to eliminate the folding of the blood flow velocity by using echo signals acquired by the ultrasonic transmission / reception unit under a plurality of different ultrasonic transmission / reception conditions.
An ultrasonic imaging apparatus further comprising an SN ratio reduction region determination unit for determining the presence or absence of an SN ratio reduction region for a blood flow velocity whose folds have been eliminated by the fold avoidance unit.
前記超音波送受条件は、パルス繰り返し周波数及び超音波の基本周波数の少なくとも一方であることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
An ultrasonic image pickup device characterized in that the ultrasonic wave transmission / reception condition is at least one of a pulse repetition frequency and a fundamental frequency of ultrasonic waves.
前記ＳＮ比低下領域判定部は、サンプル毎にエコー信号の信号強度から算出した指標を比較することにより、ＳＮ比低下領域の有無の判定を行うことを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
The ultrasonic imaging apparatus characterized in that the SN ratio reduction region determination unit determines the presence or absence of an SN ratio reduction region by comparing an index calculated from the signal intensity of an echo signal for each sample.
前記指標が、エコー信号の信号強度であることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 3.
An ultrasonic imaging device characterized in that the index is the signal intensity of an echo signal.
前記指標が、エコー信号の信号強度の分散であることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 3.
An ultrasonic imaging device characterized in that the index is a dispersion of the signal intensity of an echo signal.
前記超音波送受信装置が受信したエコー信号を用いて、信号強度を算出するパワー算出部及び前記信号強度の分散を算出する分散推定部の少なくとも一方を備え、
前記ＳＮ比低下領域判定部は、信号強度及び分散の少なくとも一方を用いてＳＮ比低下領域か否か判定を行うことを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 3.
It includes at least one of a power calculation unit that calculates the signal strength and a dispersion estimation unit that calculates the variance of the signal strength using the echo signal received by the ultrasonic transmission / reception device.
The SN ratio reduction region determination unit is an ultrasonic imaging apparatus characterized in that it determines whether or not it is in the SN ratio reduction region using at least one of signal strength and dispersion.
前記血流速度演算部は、前記ＳＮ比低下領域判定部がＳＮ比低下領域有と判定したときに、速度算出に用いる超音波送受条件を変更して、血流速度を再計算することを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
The blood flow velocity calculation unit is characterized in that when the SN ratio reduction region determination unit determines that the SN ratio reduction region exists, the ultrasonic transmission / reception conditions used for speed calculation are changed to recalculate the blood flow velocity. Ultrasound imaging device.
前記血流速度演算部は、算出した血流速度を補正する補正部をさらに備え、
前記補正部は、前記ＳＮ比低下領域判定部がＳＮ比低下領域である判定した領域の血流速度について、ＳＮ比低下領域以外の領域の血流速度を用いて補正することを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
The blood flow velocity calculation unit further includes a correction unit that corrects the calculated blood flow velocity.
The correction unit is characterized in that the blood flow velocity in a region determined by the SN ratio reduction region determination unit to be an SN ratio reduction region is corrected by using the blood flow velocity in a region other than the SN ratio reduction region. Sonic imaging device.
前記ＳＮ比低下領域判定部がＳＮ比低下領域有と判定したときに、前記超音波送受信部の超音波送受条件を変更する制御部を更に備えることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
An ultrasonic imaging apparatus further comprising a control unit that changes the ultrasonic wave transmission / reception conditions of the ultrasonic wave transmission / reception unit when the SN ratio reduction region determination unit determines that the SN ratio reduction region is present.
前記制御部が制御する前記超音波送受条件は、パルス繰り返し周波数またはパルス繰り返し時間、もしくは、送信超音波の基本周波数であることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 9.
An ultrasonic imaging apparatus characterized in that the ultrasonic transmission / reception conditions controlled by the control unit are a pulse repetition frequency, a pulse repetition time, or a fundamental frequency of transmission ultrasonic waves.
前記ＳＮ比低下領域判定部がＳＮ比低下領域有と判定したときに、判定結果を表示装置に表示させる表示画像生成部をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
An ultrasonic imaging device further comprising a display image generation unit that displays a determination result on a display device when the SN ratio reduction region determination unit determines that the SN ratio reduction region exists.
前記折り返し回避部を動作させるモードと、動作させないモードとを切り替える指令を受け付ける入力部をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 1.
An ultrasonic imaging apparatus further comprising an input unit that receives a command for switching between a mode in which the folding avoidance unit is operated and a mode in which the folding avoidance unit is not operated.
前記超音波送受信部が受信したエコー信号を用いて、前記被検体中の血流速度を算出する血流速度演算部と、
前記超音波撮像部が受信した超音波信号に対し、前記被検体の、前記血流以外の組織からの反射信号を遮断するフィルタ部と、
を備えた超音波撮像装置であって、
前記血流速度演算部は、血流速度を算出する動作モードとして、折り返しを解消する演算を行う折り返し回避モードと、折り返しを解消しないで速度を算出する通常モードとを備え、
前記血流速度演算部の動作モードの選択を受け入れる入力部をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。 An ultrasonic transmitter / receiver that has an ultrasonic probe, transmits ultrasonic pulses under predetermined ultrasonic transmission / reception conditions, and receives an echo signal that is a reflected wave from a subject.
A blood flow velocity calculation unit that calculates the blood flow velocity in the subject using the echo signal received by the ultrasonic transmission / reception unit.
A filter unit that blocks the reflection signal of the subject from tissues other than the blood flow with respect to the ultrasonic signal received by the ultrasonic imaging unit.
It is an ultrasonic imaging device equipped with
The blood flow velocity calculation unit includes, as an operation mode for calculating the blood flow velocity, a folding avoidance mode for performing an operation for eliminating the folding and a normal mode for calculating the speed without eliminating the folding.
An ultrasonic imaging apparatus further comprising an input unit that accepts selection of an operation mode of the blood flow velocity calculation unit.
前記血流速度演算部は、前記折り返し回避モードで算出した折り返しを解消した血流速度について、ＳＮ比低下領域の有無を判定するＳＮ比低下領域判定部をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。 The ultrasonic imaging apparatus according to claim 13.
The blood flow velocity calculation unit further includes an SN ratio reduction region determination unit that determines the presence or absence of an SN ratio reduction region for the blood flow velocity that has eliminated the folding back calculated in the folding avoidance mode. apparatus.
折り返しを解消した血流速度について、前記超音波信号の信号強度及び信号強度の分散の少なくとも一方を用いて、ＳＮ比低下領域を判定し、
ＳＮ比低下領域と判定された領域について、前記超音波送受条件の異なる値を用いて血流速度を算出することを特徴とする血流速度算出方法。 It is a blood flow velocity calculation method that calculates the blood flow velocity without folding back using ultrasonic signals measured under a plurality of different ultrasonic transmission / reception conditions.
With respect to the blood flow velocity in which the folding back is eliminated, the SN ratio decrease region is determined by using at least one of the signal intensity and the dispersion of the signal intensity of the ultrasonic signal.
A blood flow velocity calculation method for calculating a blood flow velocity using different values of the ultrasonic wave transmission / reception conditions for a region determined to be an SN ratio reduction region.
折り返しを解消した血流速度について、前記超音波信号の信号強度及び信号強度の分散の少なくとも一方を用いて、ＳＮ比低下領域を判定し、
ＳＮ比低下領域と判定された領域の血流速度を、ＳＮ比低下領域以外と判定された領域の血流速度を用いて補正することを特徴とする血流速度算出方法。
It is a blood flow velocity calculation method that calculates the blood flow velocity without folding back using ultrasonic signals measured under a plurality of different ultrasonic transmission / reception conditions.
With respect to the blood flow velocity in which the folding back is eliminated, the SN ratio decrease region is determined by using at least one of the signal intensity and the dispersion of the signal intensity of the ultrasonic signal.
A method for calculating a blood flow velocity, which comprises correcting the blood flow velocity in a region determined to be an SN ratio decreasing region by using the blood flow velocity in a region determined to be other than the SN ratio decreasing region.
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