JPH0298343A - 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、超音波のドアラ効果を利用して被検体内血流
のドプラデータを求め、このデータに基いて血流パター
ンを表示する超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解６１１
学的情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運
動情報、血流イメージングを代表例とするドツプラ効果
を利用した生体内移動物体の移動に伴う機能情報等を用
いて診断に供するようにしている。

超音波の生体内に対する走査法の代表的なものには、電
子走査と機械走査とがある。ここで、電子走査法につい
て説明する。

すなわち、複数の超音波振動子を並設してなるアレイ型
超音波プローブを用い、リニア電子走査であれば、超音
波（辰動子の複数個を１単位とし、この１単位の超音波
振動子について励娠を行い超音波ビームの送波を行う方
法であり、例えば、順次１振動子分づつピッチをずらし
ながら１単位の素子の位置が順々に変わるようにして励
（辰してゆくことにより、超音波ビームの送波点位置を
電子的にずらしてゆく走査である。

そして、超音波ビームがビームとして集束するように、
励振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置する
ものと側方に位置するものとでその励振のタイミングを
ずらし、これによって生ずる超音波振動子の各発生＆波
の位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォー
カス）させる。

そして、励振したのと同じ（辰動子により反射超音波を
受波して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情
報を例えば断層像として形成し、陰極線管等に画像表示
する。

また、セクタ電子走査であれば、励振される１単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波
ビーム１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子
の励振タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆく
ものであり、後の処理は基本的には上述したリニア電子
走査と同じでおる。

一方、映像法には、超音波送受信に伴う信号を合成して
断層作化するＢモード像以外に、同一方向固定走査によ
るＭモード像が代表的である。これは、超音波送受波部
位の時間的変化を表わしたものであり、特に心臓の如く
動きのある臓器の診断には好適である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドツプラ
法は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映
偉化する方法であり、これを以下詳細に説明する。すな
わち、超音波ドツプラ法は、超音波が移動物体により反
射されると反射波の周波数が上記移動物体の移動速度に
比例して偏移する超音波ドツプラ効果を利用したもので
ある。

具体的には、超音波レートパルス或いは連続波を生体内
に送波し、その反射技工］−の位相変化より、ドツプラ
効果による周波数偏移を１ｑると、その工］−を）ｑた
深ざ位置における移動物体の運動情報を得ることができ
る。これによれば、生体内における一定位置での、血流
の流れの向き、乱れているか整っているかの流れの状態
、流れのパターン、速度の絶対値等の血流の状態を知る
ことができる。

第４図は従来装置の表示例を示している。Ｂは被検体の
Ｂモード像であり、Ｄはドプラａ（（血流パターン）、
ＭはＭモード像である。

ところで、超音波診断装置においてドプラ情報の周波数
解析にはＦＦＴ（高速フーリエ変換）法が用いられる。

このＦ　Ｆ　Ｔ法では、データのサンプル間隔とデータ
数とによって周波数分解能と時間分解能とが決定される
。上記両分解能は相反する性質がある。すなわち周波数
分解能が向上すると、時間分解能が低下するし、逆に周
波数分解能が低下すると時間分析能が向上する。血流パ
ターン表示は縦方向が周波数分解能となっており、横方
向が時間分解能となっている。

第５図（ａ）は血流パターンを模式的に示している。こ
こで、超音波パルスの繰返し周波数２Ｍモードスクロー
ルスピード、表示フォーマット等が変化すると、血流パ
ターンの兄かけが変化してしまう。例えば拡大処理を行
うと第５図（ａ）の血流パターンの形成要素は、同図（
ｂ）に示すように縦方向のみ２倍に引伸ばされてしまう
し、Ｍモードスクロールスピードを２倍に速めると同図
（ａ）の血流パターンの形成要素は同図（Ｇ）に示すよ
うに横方向のみ２倍に広がってしまう。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来装置においては、超音波パルスの繰
返し周波数９Ｍモードスクロールスピード、表示フォー
マット等を変化した場合、それまで表示されていた血流
パターンの児かけが変化してしまい、画像診断上不都合
を生じている。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、超音波パルスの繰返し周波数２Ｍモー
ドスクロールスピード、表示フォーマット等を変化させ
た場合でも、血流パターンの見かけが変化しない超音波
診断装置を提供することにある。

［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の被検体より
の反射成分より被検体内血流のドプラデータを求め、こ
れに基づいて血流パターン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、前記血流パターンの形
成要素の縦横比に影響するパラメータ変更にかかわらず
血流パターンの形成要素の縦横比を一定に保つ縦横比制
御手段を具偏するものである。

（作　用） 血流パターンの見かけの変化は、血流パターンを形成す
る要素の縦横比が変化することにある。

つまり第６図（ａ）乃至（Ｃ）に示すように要素の縦横
比ａ：ｂが変化するために血流パターンの見かけが変化
してしまうのである。

そこで本発明では、血流パターンの形成要素の縦横比に
影響するパラメータが変更された場合でも、該要素の縦
横比を一定に保つようにすることで、血流パターンの見
かけの変化を抑えている。

具体的には、血流パターン形成に供されるデータ数を前
記パラメータ変化に追従して変化させることで、前記要
素の縦横比を一定に保つことができる。

（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している。

１は超音波振動子を有して成る超音波プローブであり、
２はこのプローブ１を介して超音波の送受信を行う送受
信部である。この送受信部２の後段には直交検波部３が
配置されており、受信エコーはここで直交検波される。

この直交検波部３の後段にはレンジゲート設定処理部４
が配置されている。このレンジゲート設定処理部４は、
血流パターンを得る部位へのレンジゲート（サンプルボ
リュウムとも称される）の設定処理を行うものである。

そしてこのレンジゲート設定処理部４の後段にはＢｆ）
Ｆ（バンドパスフィルタ）５．アンプ６及びＡＤＣ（ア
ナログ・ディジタル・コンバータ）７が配置されており
、前記レンジゲートにより抽出されたデータはＢＰＦ５
及びアンプ６を介してＡＤＣ７に取込まれ、ここでディ
ジタル信号に変換されるようになっている。尚、このＡ
ＤＣ７のサンプリング周期は、ＰＷ（パルス）ドプラの
場合ＰＲＦ（パルス繰返し周波数）、ＣＷ（連続）ドプ
ラの場合、予め定められた周期である。

８は信号処理系であり、この信号処理系８は、インプッ
トバッファ９．ウィンドウ処理部１０゜ＦＦＴ演算部１
１．及びパワー計算部１２を有して成る。前記ＡＯＣ７
の出力はインプットバッファ９を介してウィンドウ処理
部１０に取込まれ、ここでウィンドウ処理された後にＦ
ＦＴ演鋒部１１に入力され、このＦＦＴ演算部１１によ
り周波数解析が行われる。そしてこの解析結果がパワー
計算部１２に取込まれ、ここでパワー算出が行われる。

このパワー計算部１２の後段にはＤＳＣ（ディジタル・
スキャン・コンバータ）１３゜ＤＡＣ（ディジタル・ア
ナログ・コンバータ）１４、及びＣＲＴデイスプレィ１
５が配置されており、上記のパワー計算出力はＤＳＣ１
３により走査変換され、ＤＡＣ１４によりアナログ信号
に変換された後にＣＲＴデイスプレィ１５に取込まれ、
ここで表示されるようになっている。

１６は縦横比制御手段であり、この縦横比制御手段１６
は、血流パターンの形成要素の縦横比に影響するパラメ
ータ変化にかかわらず該要素の縦横比を一定に保つもの
である。具体的には血流パターン形成に供されるデータ
数を前記パラメータ変化に追従して変化させることで、
縦横比を一定に保つようにしている。ここで、血流パタ
ーンの形成要素の縦横比に影響するパラメータとしては
、超音波パルスの繰返し周波数１Ｍモードスクロールス
ピード、表示フォーマット（例えば拡大）等が挙げられ
る。

尚、第１図ではＢモード像及びＭモード像形成処理系に
ついて省略している。

次に上記溝成の作用について説明する。

送受信部２により超音波プロー７１を介して超音波の送
受信が行われ、直交検波部３により超音波受信エコーの
直交検波が行われる。そしてこの検波出力の一部が、レ
ンジゲート設定処理部４において設定されたレンジゲー
トにより抽出され、それがＢＰＦ５及びアンプ６を介し
てＡＤＣ７に取込まれ、ここでディジタル信号に変換さ
れた後に、信号処理系８に取込まれる。

信号処理系８の処理は以下のように行われる。

ＡＤＣ７の出力がインプットバッファ９を介してウィン
ドウ処理部１０に取込まれると、このウィンドウ処理部
１０によりウィンドウ処理が行われる。そしてその処理
出力に基づいてＦＦＴ演算部１１によりＦＦＴ演粋処理
が実行され、パワー計算部１２により各周波数のパワー
が計算される。

このパワー計算結果が、前記レンジゲート設定処理部４
によるレンジゲート設定部位での血流パターン情報とな
る。

この血流パターン情報は、ＤＳＣ１３により走査変換さ
れた後に、ＤＡＣ１４に取込まれ、ここでアナログ信号
に変換された後にＣＲＴデイスプレィ１５に取込まれ、
このデイスプレィ１５により血流パターンが表示される
。この血流パターンは横軸が時間分解能となり、縦軸が
周波数分解能となる。

ここで、時間分解能と周波数分解能について詳述する。

第２図に示すように、時刻ｔｏから発生する単一周波数
信号（周波数＝ｆｃ）をＦＦＴした場合、ｆＣのパワー
最終値ＰＥに至るまでに時間ＴＥが必要となる。そこで
最終値ＰＥからＤ　［ｄＢ］下ったレベルまでの時間Ｔ
ｒを時間分解能と定める。

このＴｒを変化させる要因としては、ＡＤＣのサンプリ
ング周期、ＦＦＴデータ数、ウィンドウ関数が挙げられ
る。

一方２周波数分解能の決定要因としては、最高検出周波
数、最低検出周波数２周波数のボケか挙げられる。最高
検出周波数は、ナイキストの定理から、 ＡＤＣのサンプリング周波数 となり、最低検出周波数は、ＦＦＴのデータ数から、 ＦＦＴデータ数 となる。また周波数のボケは、ＦＦＴ前のウィンドウ処
理で発生する。

血流パターンの表示では、横軸が時間、縦軸が周波数と
なり、横軸の見かけは第２図のｌ−ｒに対する要素数で
決定され、縦軸の児かけは周波数分解能に対応する要素
数で決定される。

そこで、血流パターンの形成要素の縦横比に影響するパ
ラメータ例えば超音波パルスの繰返し周波数２Ｍモード
スクロールスピード、表示フォーマット等が変更された
場合、縦横比制御手段１６は、ウィンドウ処理部１０及
びＦＦＴ演算部１１に制御信号を送出してウィンドウ関
数及びＦＦＴデータ数を変化させることで血流パターン
形成要素の縦横比を一定に保つ。これにより、血流パタ
ーンの見かけの変化が抑えられる。

ここで、上記の縦横比制御を従来との関係で具体、的に
説明する。

スクロールスピード変更前の状態を次の通りとする。

すなわち、１２８点ウィンドウ関数、１２８点ＦＦＴ、
４ｓｅｃスクロールである。このとき、第３図（ａ＞に
示すようにＣＲＴデイスプレィ１５上の血流パターン形
成要素の縦横比を２：１（４１）ｉｘ　：　２ｐｉｘ　
）とする。

従来装置によれば、スクロールスピードを１／２とした
場合くすなわち８　ｓｅｃスクロールとなる）、上記ウ
ィンドウ関数及びＦＦＴデータ数に変化はないから、血
流パターン形成要素の縦横比は第３図（ｂ）に示すよう
に４　：　１　（４ｐｉｘ　：１ｐｉｘ）となり、血流
パターンの児かけが変化してしまう。しかし、本実施例
装置によれば、スクロールスピード１／２の変更が縦横
比制御手段１６に認識され、この制御手段１６の制御に
より、２５６点ウィンドウ関数、２５６点１−Ｆ’Ｔに
変更され、この結果、血流パターン形成要素の縦横比は
２　：　１　（２１）ｉｘ　：　ＩＤ１ｘ　）であり、
スクロールスピード変更前と変りない。

このように本実施例装置によれば、縦横比制御手段によ
り、血流パターン形成要素の縦横比に影響するパラメー
タ変更にかかわらず、該要素の縦横比を一定に保つよう
にしているので、血流パターンの見かけの変化を抑える
ことができ、診断能の向上に寄与できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されない。

上記実施例ではＦＦＴデータ数及びウィンドウ関数を制
御することで血流パターン形成要素の縦横比を一定に保
つようにしたものについて説明したが、この縦横比制御
をＤＳＣ１３に対して行うようにしてもにい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、血流パターンの形
成要素の縦横比に影響するパラメータが変更された場合
でも、該要素の縦横比を一定に保つようにすることで、
血流パターンの見かけの変化を抑えることができる超音
波診断装置を提供することができる。

【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
単一周波数信号とＦＦＴ出力とを示す波形図、第３図（
ａ）、（ｂ＞、（ｃ）は血流パターン形成要素の縦横比
の説明図、第４図は超音波診断装置の表示例説明図、第
５図（ａ）、（ｂ）。 （Ｃ）は従来装置における血流パターン形成要素の見か
けの変化の説明図である。 １・・・超音波プローブ、　８・・・信号処理系、１６
・・・縦横比制御手段。 ！−１−目＝［７５号 （ずＣ） 第 図 （ｂ） ｑ （Ｃ） 第 図

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被検体よりの反
   射成分より被検体内血流のドプラデータを求め、これに
   基づいて血流パターン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、前記血流パターンの形成要
   素の縦横比に影響するパラメータ変更にかかわらず血流
   パターンの形成要素の縦横比を一定に保つ縦横比制御手
   段を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）前記縦横比制御手段は、前記血流パターン形成に
   供されるデータ数を前記パラメータ変更に追従して変化
   させることで、前記血流パターンの形成要素の縦横比を
   一定に保つ請求項１記載の超音波診断装置。