JPH02195947A - 超音波血流イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波のドプラ効果を利用して被検体内の血
流情報を求め、これを表示して診断に供するようにした
超音波血流イメージング装置に関する。

（従来の技術） 超音波ドアラ法とパルス反射法とを併用することによっ
て一つの超音波プローブで血流情報と断層像（白黒Ｂモ
ード＠）情報を）ｑ、この断層像に重ねて血流情報をリ
アルタイムでカラー表示するようにした超音波血流イメ
ージング装置が知られている。このような装置によって
血流速度を測定する場合の動作原理は次の通りである。

すなわち、被検体である生体内を流れている血流に対し
て超音波パルスを送波すると、この超音波ビームの中心
周波数ｆｃは流動する血球によつて散乱されドプラ偏移
を受けて周波数ｆｄだけ変化して、この受波周波数ｆは
ｆ＝ｆｃ　十ｆｄとなる。このとき周波数ｆｃ、ｆｄは
次式のように示される。

ｔ　ａ　、　　２　ｖ　ｃｏｓ　ｆｌ　　、　ｆ。

に こで、Ｖ二面流速度 θ：超音波ビームと血管とのなす角度 Ｃ：音速 従って、ドプラ偏移ｆｄを検出することによって血流速
度Ｖを得ることができる。

このようにして得られた血流速度Ｖの２次元画像表示は
次のように行われる。先ず第４図のＪ、うに超音波プロ
ーブ１から被検体に対してＡ、Ｂ。

Ｃ２・・・方向に順次超音波パルスを送波してセクタ（
又はリニア）スキャンを行うにあたり、第５図の構成の
装置によってその超音波パルスのスキャン制御が行われ
る。

最初に六方向に数回超音波パルスが送波されると、被検
体内の血流でドプラ偏移されて反射されたエコー信号は
同一プローブ１によって受波され、電気信号に変換され
て受信回路２に送られる。

次に位相検波回路３によってドプラ偏移信号が検出され
る。このドプラ偏移信号は超音波パルスの送波方向に設
（プられた例えば２５６個のサンプル点ごとにとらえら
れる。各サンプル点でとらえられたドプラ偏移信号は周
波数分析器４で周波数分析され、Ｄ、Ｓ、Ｃ（ディジタ
ル・スキャン・コンバータ）５に送られここで走査変換
された後に、表示部６に送出され六方向の血流分子り像
が２次元画像としてリアルタイムで表示される。

以下Ｂ、Ｃ，・・・の各方向に対しても同様な動作が繰
り返されて、各スキャン方向に対応した血流分布像が表
示されることになる。

血流弁イ５像情報の収集は複数シー１〜分の情報によっ
て血流力イ５像の１ラスクが形成される。

ところで、このような従来の超音波血流イメージング装
置においては、得られる画像の空間分解能（走査線数ｎ
に依存）、速度分解能（１ラスタを構成するレート数ｍ
に依存）、表示視野角、リアルタイム性（フレーム数１
−Ｎ）等には次のような関係かおり、 ｎｘｍｘ１／ｆｒｘトＮ＝１ ｆｒコ超音波繰り返し周波数 どれかを良くしようとすると他のものが劣化してしまう
という関係がおる。

そのため、フレーム数を上げようとして、１ラスタを構
成するレート数を減らすと、速度分解能が低下し、演算
エラーが生じ、血流イメージの画質の低下を生じてしま
う。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の超音波血流イメージング装置には、フ
レーム数を増やずと画質の劣化を生じてしまうという問
題がある。

本発明は以上の問題に対処して成されたもので、フレー
ム数を増やした場合の画質の劣化を抑えることにより診
断上良好な血流分布像を表示できる超音波血流イメージ
ング装置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため本発明では、被検体に向けて送
波した超音波の反射成分をサンプリングし、各サンプル
点毎にドプラ偏移データを求めて前記被検体の血流分布
像を形成し、これを表示して診断に供するようにした超
酋波血流イメージング装置において、前記各サンプル点
毎のドプラ偏移データを空間方向に平均化処理し、それ
を前記血流弁イ５＠形成に供する平均化処理手段を陥え
ている。

また、被検体に向けて送波した超音波の反射成分をサン
プリングし、各サンプル点毎のドプラ偏移データより血
流弁イロ像データを求め、このデータに基づいて前記被
検体の血流弁イ５＠を形成して診断に供するようにした
超音波血流イメージング装置において、前記血流弁イＩ
＠データを空間方向に平均化処理し、それを血流弁イＵ
ｉ像形成に供する平均化処理手段を備えている。

（作　用） 本発明では、各サンプル点毎の情報の空間的な相関を利
用し、上記の平均化処理手段によりドプラ偏移データ又
は血流分布像データを空間方向に平均化することで、フ
レーム数を増やした場合の画質劣化を抑えている。これ
により、診断上良好な血流分布像表示が可能となる。

（実施例） 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図に示すように本実施例装置は、電子走査型超音波プ
ローブ（以下「プローブ」という）１１゜電子走査装置
アナログ部１２，９０°移相器２５゜ミキサ２４ａ、２
４ｂ、　ローパスフィルタ２６ａ。

２　６　　ｂ、　　Ｍ　Ｔ　　Ｉ　　（）ｌｏｖｉｎｇ
　　丁ａｒｇｅｔ　　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）演Ｖ）部２
７．走査変換手段（ディジタル・スキャン・コンバータ
）３４，３５．表示処理手段３６．マルチプレクサ（Ｍ
ＰＸ）３７．Ｄ／Ａ　（ディジタル・アナログ）変換手
段３８１表示手段３９を有する。

電子走査装置アナログ部１２は、プリアンプ１３、パル
サ１４２発振器１５．デイレイライン１６、加算器１７
．検波器１８から構成されている。

加算器１７から出力された信号のうち一方は検波器１８
を介して走査変換手段３４へ送られ、他方はライン３９
以下へ送られる。ライン３９から加えられた信号は二分
され各々ミキサ２４ａ。

２４ｂに加えられる。各ミキサ２４ａ、２４ｂにはまた
９０’移相器２５によって発振器１５からの基準信号ｔ
ｏが９０’の位相差で加えられる。

この結果ローパスフィルタ２６ａ、２６ｂにはドプラ偏
移信号ｆｄと（２ｆｏ　十ｆｄ　）信号が入力され、ロ
ーパスフィルタ２６ａ、２６ｂによって高周波数成分が
除去されてドプラ偏移信号ｆｄのみが１ｑられる。これ
は血流情報演算のための位相検波出力信号となる。

ローパスフィルタ２６ａ、２６ｂより出力された位相検
波出力信号がＭＴイメージング換算部２７に加えられる
。

このＭＴＩ演亦部２７はＡ／Ｄ変換器２８ａ。

２８ｂ、ＭＴＩフィルタ２９ａ、２９ｂ、自己相関器３
０、平均速度演算部３１、分散演算部３２、パワー演締
部３３から構成されている。このＭＴＩはドプラ効果を
利用して移動目標のみを検知する技術である。移動目標
は血球となる。

自己相関器３０は周波数分析法の一種であり２次元の多
点の周波数分析をリアルタイムで行う必要性から用いら
れている。

前記ＭＴＩフィルタ２９ａ、２９ｂの出力信号は下式の
ように与えられる。

Ｄ（１）＝　Ｘｍ＋ｊ　Ｙ　（ｉ）　　　　　　　　　
　　　・・・（１）そして、平均化処理手段５０によっ
て、空間方向への平均処理か下式の如くなされる。

ここで、Ｄ’（：）：平均後のデータ ω　：空間方向に平均する幅（ｐｏｒｎｔ）Ｗ（ｔ、ｔ
）：データ平均時の重みイ」け関数である。

すなわち、本実施例装置では、ＭＴＩフィルタ２９ａ、
２９ｂの出力Ｄ（：）（これは位相検波情報てあり、ド
プラ偏移データである）が平均化処理手段５０に取込ま
れ、ここで空間方向に平均化処理され、その平均化処理
用ツノが自己相関器３０に取込まれ、自己相関処理に供
されるようになっている。

また、平均速度演算部３１１分散演算部３２及びパワー
演算部３３においては、それぞれ所定の演亦実行により
血流速２分散及びパワーが求められる。

ＭＴＩ演咋部２７の出力は走査変換手段３５を介して表
示処理手段３６に取込まれ、ここで白黒表示用及びカラ
ー表示用の処理がなされてＭＰＸ３７へ送出され、Ｄ／
Ａ変換手段でアナログ信号に変換された後、表示手段３
９に取込まれるようになっている。

次に、前記平均化処理手段５０の詳細な構成について第
２図を基に説明する。

同図に示すようにこの平均化処理手段５０は、ドプラ偏
移データを遅延する複数の遅延素子（Ｚ−’）５１ｔ、
５１ｚ、＝、５１ｎ　　（ｎは正の整数）と、重み関数
（Ｗ（ω））を発生する重み関数発生器５４と、前記複
数の遅延素子に対応して配置され、各遅延素子の出力と
重み関数との乗舜を行う乗算器５２ｚ　、５２２　、・
・・５２ｎと、この乗算器出力を加算する加算器５３と
を有して成る。

そしてこの加算器５３の出力が自己相関器３０に送出さ
れるようになっている。

上記の構成において、電子走査装置アナログ部１２より
の超音波エコーがミキサ２４ａ、２４ｂに取込まれ、こ
こで各サンプル点ごとに位相検波される。そしてこの位
相検波出力がローパスフィルタ２６ａ、２６ｂに取込ま
れ、ドプラ偏移成分のみがＡ／Ｄ変換器２８ａ、２８ｂ
に送出され、ここでディジタル信号に変換される。この
ディジタル出力はＭＨＩフィルタ２９を通った後平均化
処理手段５０に取込まれて空間方向に平均化処理され（
（２）式の演算実行による）、それが自己相関器３０に
入力される。このように本実施例装置では、平均化処理
手段５０によりドプラ偏移データが空間方向に平均化処
理されるようになっているため、超行波うスク数を減少
させてフレーム数を上げた場合でも、データの空間方向
への変動か抑えられることから、平均速度演算部３１２
分散演算部３２．パワー演算部３３の演算出力に基づい
て形成される血流分布像においては画質の劣化が少なく
、診断上良好なものとなる。尚、Ａ／Ｄ変換器２８ａ、
２８ｂの出力を平均化処理手段５０に取込み、平均化処
理するようにしてもよい。

また、上記実施例では各サンプル点ごとの位相検波出力
（ドプラ偏移データ）に対して平均化処理を施すように
したが、以下に述べるように血流分イ１像データ例えば
自己相関処理出力に対して上記の平均化９８理を施すよ
うにしてもよい。

ここで、自己相関器３０の出力信号は下式のように与え
られる。

Ｒｅ　　　＝Ｒｅ（Ｃ（１）） Ｉ　ｍ　ｔ＋）＝　Ｉ　ｍ（Ｃｍ　）　（Ｉ）そして、
平均化処理手段５０によって空間方向への平均処理が下
式の如くなされる。

ここて、 Ｃｔｏ）ｔ；）’　、　Ｒｅ　＜：）’　、　　Ｉ　ｍ
　ｔｉ）’　　：平均後のデータω　：空間方向に平均
する幅（ｐａｉｎｔ）Ｗ（ω）：データ平均時の重み付
（プ関数である。

又、これらの平均は平均速度２分散、パワーから、Ｃ（
ｏ）、Ｒｅ　、１ｍを逆算して実現することもでき、こ
の場合は走査変換手段３５内で平均をとることも可能で
ある。例えば、走査変換手段３５内のフレームメモリに
各データを一旦記憶させた後（フリーズ操作）、平均の
長さや重み付けを変えて表示するようにするとよい。

また、第３図は他の実施例を示している。この実施例で
は血流情報の解析を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により
行っている。すなわち、第３図の構成では、ＭＴＩフィ
ルタ２９ａ、２９ｂの後段にＦＦ丁演算器５５が配置さ
れており、このＦＦ丁演算器５５により血流情報の解析
が行われるようになっている。

ここでＦＦＴ演算器５５の出力信号Ｐ（Ｎ、ｉ）は、Ｍ
ＨＩフィルタ２９ａ、２９ｂの出力信号を、ＦＦＴ［即
したパワースペクトラムである。

そして、平均化処理手段５０Ａによって空間方向の平均
処理が下式の如くなされる。

ここで、 ｐ’ｔＮ、　＋）：平均後のパワースペクトラムデータ
ω　：空間方向に平均する幅（ｐｏｉｎｔ）Ｗ（ω〕：
データ平均時の単みイ旧プ関数である。

このようにＭＴＩフィルタ２９ａ、２９ｂの出力信号を
ＦＦＴ処理し、その処理出力に対して空間方向に平均化
処理を施すようにしても、上記実施例と同様の効果を秦
する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可
能であるのはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、フレーム数を増や
した場合の画質の劣化を抑えることにより診断上良好な
血流分布像を表示できる超音波血流イメージング装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図の主要部の詳細を示すブロック図、第３図は他の
実施例を示すブロック図、第４図及び第５図はそれぞれ
従来例を示すスキャンパターン図及びブロック図でおる
。 ３０・・・自己相関器、３９・・・表示手段、５０．５
０Ａ・・・平均化処理手段、 ５１乃至５１ｎ・・・遅延素子、 ５２１乃至５２ｎ・・・乗ｎ器、５３・・・加算器、５
４・・・重み関数発生器、５５・・・ＦＦＴ演暉器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に向けて送波した超音波の反射成分をサン
   プリングし、各サンプル点毎にドプラ偏移データを求め
   て前記被検体の血流分布像を形成し、これを表示して診
   断に供するようにした超音波血流イメージング装置にお
   いて、前記各サンプル点毎のドプラ偏移データを空間方
   向に平均化処理し、それを前記血流分布像形成に供する
   平均化処理手段を備えたことを特徴とする超音波血流イ
   メージング装置。
2. （２）被検体に向けて送波した超音波の反射成分をサン
   プリングし、各サンプル点毎のドプラ偏移データより血
   流分布像データを求め、このデータに基づいて前記被検
   体の血流分布像を形成して診断に供するようにした超音
   波血流イメージング装置において、前記血流分布像デー
   タを空間方向に平均化処理し、それを血流分布像形成に
   供する平均化処理手段を備えたことを特徴とする超音波
   血流イメージング装置。