JPH02241443A

JPH02241443A - カラー超音波診断装置

Info

Publication number: JPH02241443A
Application number: JP6295489A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Baba; 達朗馬場
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1990-09-26
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH069558B2

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、血流情報をカラーで表示するカラー超音波診
断装置に関する。

（従来の技術）被検体である生体内を流れている血流に対してプローブ
から超音波を送信すると、この送信超音波の中心周波数
ｆｃは移動体である血流によってドプラ偏移を受けて周
波数ｆｄだけ変化して反射され、ｆ＝ｆｄ　＋ｆｃの周
波数となって同一プローブで受信される。このときドプ
ラ偏移周波数ｆｄは血流速度Ｖが反映された次式のよう
な関係で示すことができる。

にこで、Ｖ：血流速度、 θ：送信超音波と血流との角度、Ｃ：音　速。

従って、ドプラ偏移周波数ｆｄを検出することにより、
血流速度Ｖを求めることができる。

このような血流情報は次のような方式で検出される。先
ず第１６図のようにプローブ１から被検体の異なる位置
にセクタ状に超音波が送信されてラスタＡ、Ｂ、Ｃ・・
・による走査が行われる。ここで各ラスタごとにレート
信号の周波数に同期して複数回の走査が繰返されて同一
プローブ１でエコー信号が受信され、これは入力データ
として受信回路を介して第１７図に示すようなＣＦＭ（
カラー・フロー・マツピング）ユニット２に加えられる
。ＣＦＭユニット２では位相検波器３で入力エコー信号
を位相検波することにより走査ラスタに対応したアドレ
ス（ＴＡＤＤＲ）で規定される１ライン分の反射エコー
データを検出し、これら各データはＡ／Ｄ変換されて各
ラスタごとにＬＢ（ライン・バッファ）４に格納される
。次にＬＢ４から読出された各データはＣＦＭ演算器５
によって演算されてドプラ偏移周波数ｆｄが求められ、
血流データとしてＬＢ６に格納される。この血流データ
はＣＦＭ出力出力タスクアドレスＡＤＤＲ）の発生タイ
ミングで読出されて後段のＤＳＣ（デジタル・スキャン
・コンバータ）に転送される。

第１８図はＣＦＭユニット２による１ラスタ分の血流デ
ータの演算動作を示すもので、セクタ走査における成る
１ラスタに着目するとこのラスタをレート周波数ｆｒに
同期してＮ回走査し、各々深さＸ　１　＋　　Ｘ　２・
・・ごとにピクセライズしてサンプリングすることによ
り距離方向の各ピクセルの周波数解析を同時に行う。こ
れによって血流データが求められＬＢ６に一時的に格納
される。

第１５図（ａ）は−例としてデータ数Ｎ＝ｎ。

ラスタ数Ｍ＝３　（１，１５，３０）でセクタ走査を行
う方法を示し、第１５図（ｂ）はこれによるＣＦＭユニ
ット２の入出力データのタイミングを示すタイミングチ
ャートである。第１５図（ｂ）でφＦはフレーム信号、
　ＲＡＴＥはレー゛ト信号を示している。第１５９図（
ｂ）から明らかなようにＣＦＭの一画像を構成するに必
要な時間Ｔは、Ｔ＝ＮｘＭＸ１／ｆｒで示され、ＴＡＤ
ＤＲのラスタ１をｎ回走査した後、次のラスタ１５を同
様にｎ回走査することによりデータ収集が行われる。

ＣＦＭユニット２の出力は同一ラスタごとに０回データ
の入力が行われて演算が終了するごとになされ、同−Ｔ
ＡＤＤＲのｎ回走査の終了後数レート後にＤＡＤＤＲに
対応して発生される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、従来のカラー超音波診断装置では、各ラスタ
ごとにデータ収集のためにＮ回の走査を繰返す必要があ
るので、−画像を構成する時間が白黒画像に比較して長
く費やされるために走査ラスタの数が制約されるように
なって、方位方向の分解能が低下するという問題がある
。

本発明は以上の問題に対処してなされたもので、微少間
隔で各ラスタによって走査を行うことにより見掛上の方
位方向の分解能を向上するようにしたカラー超音波診断
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）上記目的を達成するために本発明は、被検体を超音波ラ
スタを走査して得られたドプラ信号を基に血流情報をカ
ラーで表示するカラー超音波診断装置において、被検体
の異なる位置を微少間隔で各ラスタによって走査を行い
各ラスタごとにレート周波数に同期した複数回のデータ
収集を行う走査手段と、各ラスタごとの収集データをレ
ーし周波数に同期して順次出力する出力手段とを備える
ようにしたものである。

また、本発明の第１の変形例として、前記走査手段が、
ラスタ走査におけるラスタアドレスの始りと終りの位置
にダミーラスタを発生する手段を有するようにしたもの
である。

また本発明の第２の変形例として、前記走査手段が、ラ
スタアドレスを周期的に間引いてセクタ走査を行うよう
にしたものである。

また本発明の第３の変形例として、前記走査手段が、同
一のラスタアドレスにおいて繰返しリニア走査を行うよ
うにしたものである。

また本発明の第４の変形例として、前記走査手段が、Ｂ
ＤＦモードとＭＤＦ　（ＦＦＴ）モードとを交互に走査
するようにしたものである。

また本発明の第５の変形例として、前記走査手段が、ラ
スタアドレス、を周期的に間引いて走査を行うようにし
たものである。

また本発明の第６の変形例として、前記走査手段が、微
少間隔のラスタ走査によって得られたデータを受信する
複数の受信系を有するようにしたものである。

（作　用）超音波ラスタ走査を行う場合微少角で各ラスタによって
走査を行って各々複数回のデータ収集を行う。次に収集
データをレート周波数に同期して順次出力する。これに
よって収集データは複数回分まとめてでな（順次出力さ
れるので、見掛上の方位方向の分解能を向上することが
できる。

また、本発明の第１の変形例によれば、ラスタアドレス
の両端におけるデータの欠落を防止することができる。

本発明の第２の変形例によれば、セクタ走査においてフ
レーム周期を短縮できるのでリアルタイム性の向上を図
ることができる。本発明の第３の変形例によれば、リニ
ア走査において微少走査を行えるので、充分な方位分解
能を得ることができる。本発明の第４の変形例によれば
、連続してＢモードデータを出力させることができるの
で、特に低流速血流の検出能を向上することができる。

本発明の第５の変形例によれば、時相差の影響を受ける
ことがないので画像の結ぎ目を目立なくすることができ
る。本発明の第６の変形例によれば、フレーム周期を短
縮できると共に充分な方位分解能を得ることができる。

（実施例）本発明実施例の説明に先立ち先ず本発明の詳細な説明す
る。

第１４図（ａ）、　　（ｂ）は第１５図（ａ）。

（ｂ）に対応して本発明の基本原理を説明するセクタ走
査法及びタイミングチャートで、第１５図（ａ）の走査
ラスタ間に微少角で（Ｎ−１）本のラスタを発生させる
ようにしたものである。すなわち第１５図（ａ）におい
て１，１５．３０の３本の走査ラスタが設定されている
とすると、ラスタ１と１５との間に２乃至１４の１３本
の新たなラスタを微少角で発生させると共に、ラスタ１
５と３０との間に１６乃至２９の１４本の新たなラスタ
を微少角で発生させて走査するようにしたものである。

また各ラスタ１乃至３０はレート周波数ｆｔに同期して
ｎ回のデータ収集が行われるように構成されている。そ
して第１４図（ｂ）に示すように収集データはｎ回ＣＦ
Ｍユニットでパイプライン状に順次、演算された後、レ
ート周波数ｆ「に同期して順次出力されるように構成さ
れる。

このような原理によれば第１５図（ｂ）と第１４図（ｂ
）を比較すれば明らかなように、第１５図（ｂ）では入
力ｎラスタにつきデータが１つのみ出力されるにの対し
て、第１４図（ｂ）では各ラスタごとにレート周波数ｆ
ｒごとに順次連続した複数のデータが出力される。従っ
て見掛上方位分解能が向上することになり、画質を改善
することができる。

次に以上の原理に基き本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のカラー超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図で、ＣＰＵ　（中央処理装置）１３はマイク
ロプロセッサから成りラスタ走査。

データ収集、ＣＦＭ演算、ＣＦＭ出力等の制御動作を含
む全体の制御を司っている。プローブ１は走査アドレス
発生器８から発生された走査ラスタのアドレス（ＴＡＤ
ＤＲ）を基に、送受信遅延回路７によって与えられた遅
延データに基いて超音波ラスタを被検体の異なる位置に
送信してセクタ走査又はリニア走査を行う。この場合ラ
スタ走査は第１４図（ａ）に示すように、例えば微少角
で１乃至３０本のラスタによってセクタ走査が行われる
ように制御される。ラスタ走査は各ラスタごとにレート
信号発生器１４からのレート周波数ｆｒに同期してｎ回
のデータ収集が行われる。被検体で反射され同一プロー
ブ１で受信されたエコー信号は、Ｔ／Ｒ回路７を介して
ＣＦＭユニット２に加えられる。各ラスタに対応したＴ
ＡＤＤＲで規定される１ライン分の反射エコーデータが
位相検波器３によって検出された後、Ａ／Ｄ変換されて
各ラスタごとにＬＢ４に格納される。次にＬＢ４から読
出された各データはＣＦＭ演算器５によって演算されて
ドプラ偏移周波数ｆｄが求められ、血流データとしてＬ
Ｂ６に一時的に格納される。次にこの血流データはラス
タアドレス発生器１２から発生されたＤＡＤＤＫの発生
タイミングで読出されてＤＳｏｌｏに入力され、超音波
走査方式からＴＶ走査方式に変換された後ＣＲＴデイス
プレィ等のモニタ１１に２次元的にカラー表示される。

次に以上のような本実施例装置を用いて微少間隔で各種
のラスタ走査を行う各変形例について述べる。

１、ダミーラスタを利用する方法（第１の変形例）第２図（ａ）、　　（ｂ）は第１４図（ａ）、　　（ｂ
）に対応したラスタ走査方法及びこの方法におけるＣＦ
Ｍユニット２の入出力データのタイミングを示すタイミ
ングチャートである。このように微少角でラスタ走査を
行った場合、セクタ左右端の数ラスク分（Ｘ印で示した
ラスタ）がＤＳＣＩＯへデータ転送時欠落するおそれが
ある。例えばＴＡＤＤＲ１乃至ｎまでのＣＦＭ入力は第
２図（ｂ）のように位置的にその中央部のラスタＤＡＤ
ＤＲ５としてＣＦＭユニット２から出力されるため、Ｄ
ＡＤＤＲ１乃至４が欠落するようになる。これはラスタ
の右端だけでなく左端も同様に欠落が生じる。

このような弊害を避けるため第３図（ａ）のように１．
３０で示したダミーラスタを（（Ｎ／２）−１）・本設
けてラスタ走査を行うようにする。この場合右端のダミ
ーラスタはＴＡＤＤＲ＝　１　、左側のダミーラスタは
ＴＡＤＤＲ＝Ｍに相当する。これによって第３図（ｂ）
から明らかなように＊のデータ欠落はな（ＣＡＤＤＲ１
乃至（（Ｎ／２）−１）　、　　（Ｍ−（Ｎ／２）＋１
　）乃至ＭにわたってＣＭＦの出力データを発生させる
ことができ、データの欠落を防止することができる。

２、セクタ走査でフレーム周期を短（する方法（第２の
変形例）一般にカラー超音波診断装置におけるラスタ走査は、デ
ータ収集のため同一ラスタをレート周波数ｆ「に同期し
て複数回走査を行って１画像を構成しているのでフレー
ム周期が長くなってリアルタイム性が悪化する。例えば
第１４図（ａ）。

（ｂ）、第１５図（ａ）、（ｂ）がこれに相当する。

このような弊害を避けるため第４図（ａ）のように、第
１４図（ａ）に比較して例えばラスタ１゜３．５．・・
・のように１本づつ間引いたラスタ走査を行うようにす
る。これによって第４図（ｂ）に示したような人出力の
タイミングを得ることができる。

この結果第１４図（ａ）、（ｂ）に対してＴＡＤＤＲの
方位方向のサンプリングを２倍粗（行っているのでＣＦ
Ｍ画像データの方位方向の分解能は１７２倍になるが、
フレーム周期は１／２に短（なるためリアルタイム性を
向上することができる。

この方位方向のサンプリングピッチは第４図の例の２倍
に限らず、１゜５倍、３倍、４．２倍のように任意の実
数倍を選ぶことができる。

３、リニア走査で微少走査を行う方法（第３の変形例）リニア走査において第１４図（ａ）、　　（ｂ）及び第
１５図（ａ）、（ｂ）に示したセクタ走査に対応するラ
スタ走査及びタイミングチャートを各々第５図（ａ）、
（ｂ）及び第６図（ａ）、（ｂ）に示す。同じ１画面構
成周期（φＦ周期）で第６図の従来走査ではラスタが３
本しか得られないのに対し、第５図の微少走査では走査
方向に多くのラスタを発生することができる。リニア走
査の場合は超音波ラスタを微少移動させることが困難で
あるため、パンズーム等で通常の微少走査を行う方法で
は充分な方位分解能を得ることは困難である。

このような弊害を避けるため第７図（ａ）。

（ｂ）のように、方位方向のサンプリングピッチを１７
２倍にするようにラスタ走査を微少移動するようにする
。これによって第７図（ｂ）のようなデータ出力が得ら
れ、充分に方位分解能を向上することができる。この方
位分解能のサンプリングピッチは第７図の例の１／２倍
に限らず、０．３３倍。

０．２５倍、０．１２８倍のように任意の実数倍を選ぶ
ことができる。

４、ＢＤＦモードとＭＤＦ　（ＦＦＴ）モードを交互に
走査する方法　　　（第４の変形例）例えば腹部用ＣＦ
Ｍ走査では周波数分解能を向上させ低流速血流の検出能
を向上させるため、ＢＤＦとＭＤＦ　（ＦＦＴ）を交互
に走査して十分な画像観察が行えるようにＣＦＭユニッ
トへの入力時間を長く設定している。第８図（ａ）、　
　（ｂ）は従来におけるこのような交互走査方法及びタ
イミングチャートを示している。これに対して第９図（
ａ）、（ｂ）は本実施例における交互走査方法及びタイ
ミングチャートを示している。第９図（ｂ）から明らか
なようにＭモードデータ出力に対して連続したＢモード
（ＦＦＴモード）データ出力を得ることができ、前記１
乃至３のようなパラメータの変化が可能となる。

５、間引き走査と併用する方法（第５の変形例）定間隔
で間引き走査を行う場合各ラスク間の時相差が大きくな
るので、画像に結ぎ目が生じてしまう。例えば第１０図
（ａ）のように定間隔の間引き走査を行うと第１０図（
ｂ）のように、ＤＡＤＤＲ１５と１６の時相差による結
ぎ目が大きく目立ってしまう。

このような弊害を避けるため第１１図（ａ）。

（ｂ）のように２段間引き走査を行うようにする。

これによってセクタの中心から走査が行われるため時相
差の影響を受けることがな（なるので結ぎ目は目立たな
くなる。

６、並列同時受信走査と併用する方法（第６の変形例）複数の受信系を設は又は時分割方式によって並列同時受
信を行いこれとの組合せによって走査を行う。第１２図
（ａ）、（ｂ）は通常の２ｃｈ並列同時走査を行う場合
の走査方法及びタイミングチャートを示し、第１３図（
ａ）、（ｂ）は２ｃｈ並列同時走査を行う走査方法及び
タイミングチャートを示している。

このような並列同時走査を行うことによって方位分解能
を向上でき、またフレーム周期を短くすることができる
。

以上のように本実施例装置を用いて微少走査を行う各種
の方法を示したが、これによって方位方向の分解能を向
上できるので画質を改善することができる。またフレー
ム周期を短くすることによりリアルタイム性を向上する
ことができる。

本実施例では特定のデータ数及びラスタ数について示し
たが、これらは−例を示したものであり任意の選択が可
能である。

また微少間隔は走査制御系を調整することにより目的、
用途等に応じて任意に設定することができる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、微少間隔で各ラスタ
によって走査を行うようにしたので、方位決方向の分解
能を向上することができまたリアルタイム性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図、第２図（ａ）、（ｂ）乃至第１３図（ａ）
、（ｂ）は本実施例装置を用いた各変形例に基づいたラ
スタ走査方法の説明図及びこれによって得られる入出力
データのタイミングチャート、第１４図（ａ）、　　（
ｂ）は本発明の基本原理を示すラスタ走査方法の説明図
及びタイミングチャート、第１５図（ａ）、　　（ｂ）
は従来のラスタ走査方法の説明図、及びタイミングチヤ
ード、第１６図は血流情報を得るためのセクタ走査の説
明、第１７図は従来装置のＣＦＭユニットを示すブロッ
ク図、第１８図はＣＦＭユニットによる演算動作の説明
図である。１・・・プローブ、２・・・ＣＦＭ（カラー・）ａ−・７ブビング　）　ユ
ニッ　ト、３・・・位相検波器、４．６・・・ＬＢ（ライン・バッファ）、５・・・ＣＦ
Ｍ演算器、８・・・走査アドレス発生器、１２・・・ラスクアドレス発生器、１３・・・ＣＰＵ　（、中央処理装置）。（ａ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体を超音波ラスタで走査して得られたドプラ
信号を基に血流情報をカラーで表示するカラー超音波診
断装置において、被検体の異なる位置を微少間隔で各ラ
スタによって走査を行い各ラスタごとにレート周波数に
同期して複数回のデータ収集を行う走査手段と、各ラス
タごとの収集データをレート周波数に同期して順次出力
する出力手段とを備えたことを特徴とするカラー超音波
診断装置。
（２）走査手段が、ラスタ走査におけるラスタアドレス
の始りと終りの位置にダミーラスタを発生する手段を有
する請求項１記載のカラー超音波診断装置。
（３）走査手段が、ラスタアドレスを周期的に間引いて
セクタ走査を行う請求項１又は２記載のカラー超音波診
断装置。
（４）走査手段が、同一のラスタアドレスにおいて繰返
しリニア走査を行う請求項１又は２記載のカラー超音波
診断装置。
（５）走査手段が、ＢＤＦモードとＭＤＦ（ＦＦＴ）モ
ードとを交互に走査する請求項１乃至４のいずれかに記
載のカラー超音波診断装置。
（６）走査手段が、ラスタアドレスを周期的に間引いて
走査を行う請求項１乃至５のいずれかに記載のカラー超
音波診断装置。
（７）走査手段が、微少間隔のラスタ走査によって得ら
れたデータを受信する複数の受信系を有する請求項１乃
至６のいずれかに記載のカラー超音波診断装置。