JPH0292345A - 超音波診断装置 - 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２次元表示する超音波診断装置に
関する。

（従来の技術） 超音波ドプラ法とパルス反身ｌ法とを１ガ用することに
よって一つの超音波プローブで血流情報と断層像（Ｂモ
ード＠）情報を冑、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診断装置が知ら
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、被検体である牛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っ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＝ｔｃ　＋ｆｄとなる。このとき周波数−ｒｃ、ｆｄ
は次式のように示される。

ｆｄ、　　２　Ｖ　ｃｏｓ　Ｏ、ｆ。

に こで、Ｖ：血流速度 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■を（ｑることかできる。

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８図のように超音波プロー
ブ１から被検体に対してＡ、Ｂ。

Ｃ１・・・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９図の構成の
超音波血流イメージング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工］−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
定された例えば２５６個のリ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・］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速分子ｒ
ｉ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＠（流速弁
イＨｉ像）が表示されることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、血流情報をとらえる場合には、Ｂモード走査
の場合と異なり、同一のビーム方向（超音波ビームの偏
向角が同一であることを意味する）に超音波パルスを複
数回送波しなければならない。このために、血流弁イ５
＠はリアルタイム性が悪く、フレーム数は１０乃至２０
枚／秒程度である。動画像表示の場合、通常３０枚／秒
程度必要とされるから、上記の１０乃至２０枚／秒のフ
レーム数ではちらつきが多く、特に心時相解析において
支障を来たす。

そこで本発明は、血流弁１５像形成に供されるデータ数
の適性化を図ることにより、血流分布像のリアルタイム
性の向上を図り、良好な血流分布像を１写ることができ
る超音波診断装置を提供することを目的としている。

Ｕ発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、被検体に向けて送波した超音波パルスの反射
成分に基づいて該被検体の血流力イ５像を形成し、それ
を表示して診断に供するようにした超音波診断装置にお
いて、被検体の超音波像上に関心領域を設定する関心領
域設定手段と、この関心領域設定部位での血流速度を求
める血流速検出手段と、求められた血流速度情報に基づ
いて、前記血流分布像形成に供されるデータ数の適正値
を決定し、これに基づいて、前記、血流分布像形成のた
めのデータ収集制御を行うデータ収集制御手段とを有す
るものである。

（作　用） 前記関心領域設定手段により、超音波像上に関心領域が
設定されると、前記血流速検出手段によりこの関心領域
δ２定部位での血流速が求められる。すると、データ収
集制御手段はこの血流速度情報に基づいてデータ数の適
正値を求め、これに塁づいてデータ収集制御を行う。タ
ーなわら、有効なデータ数は血流速度に応じて異なるた
め、１−記の如く、実際に検出した血流速度情報を塁に
データ数を決定するようにしているのである。

（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。

１１は被検体に対して超音波パルスの送受を行う超昌波
プローブ、１２はセクタ電子走査装置アナログ部で、プ
リアンプ１３．パルサ１４２発振器１５．デイレーライ
ン１６．加算器１７．検波器１８から構成されている。

１９はｌ）、Ｓ、Ｃ，（ディジタル・スキャン・コンバ
ータ）、２０はカラー処理回路、２１はＤ／Ａ変換器、
２２はＶＴＲ１２３はカラーモニタ、３５は］ントロー
ル回路である。

コン１へロール回路３５は、アナログ部１２゜Ｄ、Ｓ、
Ｃ，１９及びＭＴＩ演算部２７の動作制御を行うもので
あるく後に詳述する）。

加算器１７から出力された信号のうら一方は検波器１８
．ライン３７を介してり、Ｓ、Ｃ，１９へ送られ、断層
＠（白黒Ｂモード像）を表示するために供される。他方
はライン３９以下に送られ、血流像を表示するために供
される。ライン３９から加えられた信号は部分され、各
々ミキサー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（辰器１５からの基準信号
ｆｏが９０°位相差を持たせて各々加えられて１１）ｓ
が行われる。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　＋ｆｄ　）信号が
入力され、ローパスフィルタ２６ａ、２６ｂによって高
周波成分が除去されてドプラ偏移信号ｆｄのみが得られ
る。これは血流像のための位相検波出力信号となる。

第２図（ａ＞乃至（Ｃ）は各信号波形を示すもので、（
ａ）は超音波プローブ１１から被検体に対して送波され
る送信パルス、（ｂ）は被検体から反！’１．１された
受信パルス（受信エコー）、（Ｇ）（ま位相検波出力で
市る。

上記位相検波出力信号には血流情報だけでなく、心臓の
壁等のように動きの遅い物体からの不要な反射信号（ク
ラッタと称される）も含まれでいるので、このクラッタ
を除去するため位相検波出力はＭＴ　Ｉ　（Ｍｏｖｉｎ
ｇ　Ｔａｒｇｅｔ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）演算部２７に
加えられる。

このＭＴＩ演算部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、パワー演算
部３３から構成されている。

Ａ／Ｄ変換器２８ａ、２８ｂはそれぞれローバルフィル
タ２６ａ、２６ｂの出ツノをディジタル信号に変換する
ものであり、その変換出力は、後段に配置されたＭＴＴ
フィルタ２９ａ、２９ｂに取込まれる。

第３図はＭＨＩフィルタの構成の一例を示し、１／Ｚは
ル−トの遅延、Σは加算器、に１゜Ｋ２は係数を示して
いる。

自己相関器３０での処理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。

平均速度演算部３１は、次式に基づいて平均ドプラシフ
ト周波数ｆｄを求める。

５（ｆ）　　：パワースペクトラム 分散演算部３２は、次式に基づいて分散σ２を求める。

パワー演算部３３は、次式に阜づいてトータルパワーＴ
Ｐを求める。

ＴＰ＝ｆＳ（ｆ）ｄｆ このトータルパワーＴＰは、血球から散乱エコーの強度
に比例するが、ＭＨＩフィルタのカットオフ周波数以下
に相当する移動物体からの工］−は除かれる。

各ポイント毎に演ｑされた値はり、Ｓ、Ｃ，１９に入力
され、データ補間された後、カラー処理回路２０によっ
てカラー情報に変換される。■−σ２表示の場合には、
プローブに近づく流れは赤系に変換され、プローブから
遠ざかる流れは前爪に変換される。また平均速度の大き
さは輝石の違いによって表現され、速度分散は色相（緑
を混ビる）によって表現される。

４０はＲＯＩ（関心領域）設定手段であり、このＲＯＩ
武ｆｆ定手段４０により、被検体の超音波像上の所望部
位にＲＯＩを設定することができる。

このＲＯＩ設定情報はコントロール回路３５に認識され
る。

ここでこのコントロール回路３５は、上記のＲＯＩ　Ｋ
Ｑ定部位での血流情報に基づいて、血流分布像形成に供
されるデータ数の適正値を求め、このデータ数より血流
分布像のフレーム数を決定して血流分布像形成のための
データ収集制御を行う。

具体的には次のようにしてデータ数及びフレーム数が決
定される。

超音波パルスの繰返し周波数をｆ「とし、血流速度を■
とし、第５図に示すようにプローブ１１から送波された
超音波４１のビーム幅をＷとし、移動物体（ここでは血
球）４２が超音波ビームを横切る角度をθとしたとき、
トランジットタイム（血球が超音波ビームを横切るまで
の時間）Ｔ１は、次式で示される。

また、同一ビーム方向の走査回数（すなわちデータ数）
をｎとすると、データ長Ｔ２は次式で示される。

ここで、データ長Ｔ２をトランジットタイムＴ１以上と
しても血球間の相関がないことから、意味かないので、 Ｔ１＝Ｔ２　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
３）とする。従って、 となる。この（４）式を変形すると、 となり、このｎがデータ数の適正値となる。なぜなら、
Ｔ１＝Ｔ２の条件下で決定されるデータ数だからである
。第７図は血流速度Ｖとデータ数の適正値ｎとの関係を
示している。

そしてこのデータ数の適正値ｎが決定されると、次式に
よりフレーム数の適正値ＮＦが決定される。

（６）式において、ｍは超当波の走査線数である（第４
図参照）。

ここで本発明におけるデータ収集ゐり御手段は、このコ
ントロール回路３５により機能的に実現される。

また、上記のＲｏｒ設定部位での血流情報はＭＴＩ演算
部２７において求められる。従って本発明における血流
速検出手段はこのＭＴＩ演算部２７により機能的に実現
される。

次に、上記構成の作用について説明する。

先ず、コントロール回路３５の制御下で、被検体のＢモ
ード像及び血流分布像形成のための通常の超ａ波スキャ
ンが実行される。

セクタ電子走査装置アナログ部１２によりセクタ電子走
査が実行され、８モード像形成のための情報は０．Ｓ、
Ｃ，１９、カラー処理回路２０及びＤ／Ａ変換器２１を
介してカラーモニタ２３に取込まれ、ここで表示される
。

一方、血流分子ｆｉ像形成のための情報はミキサ２４ａ
、２４ｂ及びローパスフィルタ２６ａ。

２６ｂを介してＭＴＩ演停部２７に取込まれる。

そして、Ａ／Ｄ変換器２８ａ、２８ｂによりディジタル
信号に変換され、ＭＴＩフィルタ２９ａ。

２９ｂによりクラッタ成分が除去された後に、自己、相
関器３０に取込まれて自己相関が求められ、平均速度演
算部３１により血流の平均速度が求められ、分散演算部
３２により血流の分散が求められ、パワー演算部３３に
よりトータルパワーが求められる。そしてこのＭＴＩ演
算部２７の演惇出力４３　Ｑ、Ｓ、Ｃ，’！　９　ｆｒ
介してカラ−９！！理回路２０に取込まれ、ここでカラ
ー処理された後にＤ／Ａ変換器２１を介してカラーモニ
タ２３に取込まれ、ここで表示される。この表示は、白
黒Ｂモード像上にカラー血流分布像が重畳されたものと
なる。

この表示像を見てオペレータは、所望部位にＲＯＩを設
定する。このＲＯＩ設定はＲＯＩ設定手段４０を介して
行われる。第６図はカラーモニタ２３の表示懺上に設定
されたＲＯＩを示している。このＲＯＩ設定情報はコン
トロール回路３５に認識される。そしてこのコントロー
ル回路３５は、Ｒｏｔ設定部位での血流速度情報をＭＴ
Ｉ演算部２７より取込み、それに基づいて、血流弁イ５
像形成に供されるデータ数の適正値を求め（前（５）式
参照）、求めたデータ数より血流分布像のフレーム数を
決定しく前（６１式参照）、それに基づいて血流分布像
形成のためのデータ収集制御を行う。

このデータ収集制御によれば、データ数の適正化により
無駄なデータを収集せずに済むから、血流弁イ５像のリ
アルタイム性の向上が図れ、良好な血流分布像表示が可
能となる。

以上本発明の一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
可能であるのは言うまでもない。

［発明の効果〕 以上詳述したように本発明によれば、血流分布像形成の
ためのデータ数の適正化により、血流分布像のリアルタ
イム性の向上が図れ、良好な血流像表示を行うことがで
きる超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図（
ａ）、（ｂ＞、（Ｃ）は同上装置の主要部の波形図、第
３図は同上装置の主要部のブロック図、第４図はセクタ
電子走査の説明図、第５図は超音波ビームと血球との関
係説明図、第６図はＲＯＩ設定説明図、第７図は血流速
度Ｖとデータ数ｎとの関係を示す特性図、第８図及び第
９図は従来例を示すスキＰンパターン図及びブロック図
である。 ２７・・・ＭＴＩ演算部（血流速検出手段）、３５・・
・コントロール回路（データ収集制御手段）、４０・・
・ＲＯＩ（関心領域）設定手段。 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に向けて送波した超音波パルスの反射成分
   に基づいて該被検体の血流分布像を形成し、それを表示
   して診断に供するようにした超音波診断装置において、
   被検体の超音波像上に関心領域を設定する関心領域設定
   手段と、この関心領域設定部位での血流速度を求める血
   流速検出手段と、求められた血流速度情報に基づいて、
   前記血流分布像形成に供されるデータ数の適正値を決定
   し、これに基づいて、前記血流分布像形成のためのデー
   タ収集制御を行うデータ収集制御手段とを有することを
   特徴とする超音波診断装置。
2. （２）超音波パルスの繰返し周波数をｆｒとし、血流速
   度をＶとし、超音波のビーム幅をＷとし、血球が超音波
   ビームを横切る角度をθとし、データ数の適正値をｎと
   したとき、前記データ収集制御手段は、 ｎ＝ｆｒ・Ｗ／Ｖ・ｓｉｎθ により、前記血流分布像形成に供されるデータ数の適正
   値を決定する請求項１記載の超音波診断装置。
3. （３）前記データ収集制御手段は、前記血流速検出手段
   により求められた血流速度情報に基づいて、前記血流分
   布像形成に供されるデータ数の適正値を決定し、これよ
   りフレーム数の適正値を決定して血流分布像形成のため
   のデータ収集制御を行う請求項１又は２記載の超音波診
   断装置。
4. （４）前記血流分布像形成に供されるデータ数の適正値
   をｎとし、超音波パルスの繰返し周波数をｆｒとし、超
   音波の走査線数をｍとし、血流分布像のフレーム数をＮ
   ＿Ｆとしたとき、前記データ収集制御手段は、 Ｎ＿Ｆ＝ｆｒ／ｎ・ｍ により血流分布像のフレーム数を決定する請求項３記載
   の超音波診断装置。