JPH03173550A - 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】 ［発明の目的コ （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得られる生体
内の血流情報を断層像中にカラー表示すると共に、この
カラー表示の基準としての２次元カラースケールをもカ
ラー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（Ｂモード
像）情報を得て、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、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
流動する血球によって散乱されたドプラ偏移を受けて周
波数ｆｄだけ変化して、このこの受波周波数ｆはｆ＝ｆ
ｃ　＋ｆｄとなる。このとき周波数ｆｃ、ｆｄは概略次
式のように示される。

ｄ＝　　２ｖｃｏｓβ ｆｃ　　　・・・（１） に こで、■＝血流速度 β：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。

同じ方向に何本もの超音波ビームを送受すると共にこの
超音波ビームをセクタ状（又はリニア状）に電子走査し
て得られるＢモード像にドプラ法による血流速度情報を
速度に応じてカラー化したカラー表示をリアルタイムで
行うものである。

しかしながら、上記式（１）に示すように、超音波ビー
ムと血管とのなす角度βが９０°の場合は、血流速度Ｖ
がＯとなってしまい、血流速度情報が得られなくなる。

そこで、本出願人は、特願平１−１１６９９７号にて、
超音波ビーム方向に直交する血流速度成分をも求められ
るようにした超音波診断装置を提案している。

すなわち、非圧縮流体の２次元モデルを用い質量保存の
法則に基づき直交座標系又は極座標系で超音波ビーム方
向に直交する方向を含む血流速度成分ｕＸ、ｕｓを求め
るものである。

直交座標系においては、 ｕｘ＝ｆａｕｙ／ａｙ−ｄｘ 極座標系においては、 ｕ、＝ｆ　（８（ｒ−ｕ、）／８ｒ）　　・ｄθにより
求められるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、血流速度情報の内、血流速度及び血流の
方向の情報が認識容易に表示されていないという問題が
あった。

そこで本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、
血流速度情報を認識容易とし得る超音波診断装置を提供
することを目的としている。

［発明の構成コ （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、生体に向けて送波
した超音波の反射成分に基づいて、この生体の断層像を
表示すると共に、この断層像に重ねて血流情報をカラー
表示する超音波診断装置において、得られた血流情報に
基づいて各ピクセル毎に血流速度をｎ、血流の方向をθ
とする極座標のベクトル演算を行うベクトル演算手段と
、前記ｎの値に応じて変化する第１のカラー要素情報及
び前記θの値に対応させて変化する第２のカラー要素情
報を記憶するカラー要素記憶手段と、前記ベクトル演算
手段により演算されたベクトル情報に基づいて前記カラ
ー要素記憶手段を検索して前記断層像中の各ピクセルに
カラー表示させると共にこのカラー表示の基準として前
記ｎ、θの極座標に対応させた２次元カラースケールを
前記断層像が表示される同一画面上にカラー表示させる
合成手段とを有することを特徴とするものである。

（作　用） 以下に上記構成の装置の作用を説明する。

ベクトル演算手段は、取り込まれた血流情報に基づいて
、ベクトル演算を行う。

合成手段は、ベクトル演算手段により演算されたベクト
ル情報に基づいてカラー要素記憶手段を検索する。そし
てこの合成手段は、検索したカラー要素情報に基づいて
断層像中の各ピクセルにカラー表示させる。更にこのカ
ラー表示の基準としてｎ、θの極座標に対応させた２次
元カラースケールを断層像が表示される同一画面上にカ
ラー表示させる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例装置１の全体ブロック図を示
すものである。

本装置１は、同一方向に複数回、超音波パルスを送受波
し、それをセクタ状（又はリニア状）に電子走査する電
子走査型超音波プローブ２と、プローブ２に対し励振パ
ルス信号を送信し、プローブ２からのドプラ偏移信号を
含むエコー信号を受信する送受信器３と、送受信器３に
対しＢモード像を得るための送受信信号の遅延制御を行
うデイレイ４と、Ｂモード像処理系として包絡線検波す
るレシーバ５と、送出されたエコー信号からドプラ偏移
信号を検出する移相器６と、得られたエコー信号に基づ
いて濃淡情報化されたＢモード像データを記憶する白黒
フレームメモリ７と、取り込まれたドプラ偏移信号に基
づいて、Ｂモード像に重畳するカラーフローマツピング
像を得るために血流情報を解析するＣＦＭユニット７と
、微分器。

積分器を備えＣＦＭユニット７より送出されたデータに
基づいて各ピクセル毎に血流速度をノルムｎ、血流の方
向をθとする極座標のベクトル演算を行うベクトル演算
手段８と、接点Ｓ　Ｗ　ａ　。

ＳＷｂを備えたスイッチＳＷと、各ピクセル毎にベクト
ルデータ（ノルム、角度）を記憶するカラーフレームメ
モリ９と、カラー要素記憶手段としてのＲＧＢ変換テー
ブル２３を備えたカラー処理部２０と、濃淡データから
成るＢモード像にカラーフローマツピング像を合成する
と共に、Ｂモード像が表示される画面上に２次元カラー
スケールＳＣを合成する合成手段１０と、合成手段１０
からの表示情報に基づいて白黒及びカラー表示するカラ
ーモニタ１１と、操作者の操作により前記ベクトル演算
手段８にカラーモニタ１１に表示される２次元カラース
ケールＳＣの回転情報を入力し又は従来技術によるカラ
ー表示若しくは本発明によるカラー表示の表示態様の選
択を行うスイッチ類及び本装置１各部を制御するＣＰＵ
を備えた操作部１２とを有している。

前記ベクトル演算手段８は、（従来の技術）で説明した
ように、超音波ビーム方向に直交する方向を含む血流速
度を求めるもので、第２図に示すようにｘ、ｙの直交座
標系で表した各ピクセルＰａ　　（ｘｏ、ｙｏ）毎に血
流速度をノルムｎ、血流方向を角度θとして極座標とし
ての回転座標ｘｙ　　上におけるベクトル演算を行うも
のである。また操作部１２のＣＰＵから回転座標ｘ’　
ｙ　　の回転情報αが入力された場合は、角度をθ＋α
として演算してカラーフレームメモリ９に出力するよう
にしている。

前記スイッチＳＷは、操作者による操作部１２への選択
操作に連動して動作するようにしており、接点ＳＷａが
選択された場合は、従来技術のカラー表示、すなわち超
音波プローブ２に放射状に向かう方向を例えば赤色とし
、これとは逆方向に向かう方向を青色として断層像中に
カラー表示するものである。また接点ＳＷｂが選択され
た場合は、本発明が実行されるようにしている。

第３図はカラー処理部２０の詳細ブロック図を示すもの
である。

このカラー処理部２０は、前記カラーモニタ１１に表示
される２次元カラースケールＳＣの領域を設定するため
のカウンタＣ１，Ｃ２と、このカウンタＣ１，Ｃ２によ
り設定された領域に対応したアドレス情報を送出するカ
ウンタＣ３，Ｃ４と、色付けされていない２次元カラー
スケールのパターンを記憶する２次元カラースケールテ
ーブル２１と、マルチプクレクサＭＰＸ２２と、前述し
たＲＧＢ変換テーブル２３とを有している。

カウンタＣ１は、垂直方向の同期信号Ｓｖがクリア端子
ＣＬ１に入力されるまで、送出された水平方向の同期信
号ＳＨをカウントしてＲＯＭ（Ｒｖ）にこのカウント数
を出力するものである。

そして、ＲＯＭ（Ｒｖ）から垂直方向のアドレス情報を
ＯＲゲートＧに出力するようにしている。

カウンタＣ２は、水平方向の同期信号ＳＨがクリア端子
ＣＬ２に入力されるまで、送出された数Ｉｏｎｓの短い
タイミングで１画素を転送するための転送信号Ｓアをカ
ウントしてＲＯＭ　（ＲＨ）にカウント数を出力するも
ので、この高速転送によりリアルタイムでカラー表示が
行えるようにしている。そして、ＲＯＭ　（Ｒ，）から
水平方向のアドレス情報をＯＲゲートＧに出力するよう
にしている。２次元カラースケールテーブル２１は、送
出された回転座標ｘ′ｙ　の回転信号（α）に基づいて
、ベクトルデータ、すなわちノルムデータ（ｎ）と角度
データ（θ＋α）とをＭＰＸ２２に送出するものである
。尚、前記信号Ｓ　Ｖ　＋　　Ｓ　Ｍ　ＴＳＴ２回転信
号（α）は、操作部１２のＣＰＵから送出するようにし
ている。

カラーフレームメモリ９は、断層像における前記ベクト
ルデータをＭＰＸ２２に送出するものである。

Ｍ　Ｐ　Ｘ　２２　ハ、ＯＲゲートＧから端子Ｓに送出
された信号に基づいて、２次元カラースケールテーブル
２１又はカラーフレームメモリ９から送出されたノルム
データ（ｎ）と角度データ（θ＋α）とをＲＧＢ変換テ
ーブル２３に出力するようにしている。

ＲＧＢ変換テーブル２３は、ノルム方向を第１のカラー
要素としての輝度Ｉ、角度方向を第２のカラー要素とし
ての色相Ｈとする各テーブルを有しており、入力された
ノルムデータ（ｎ）及び角度データ（θ＋α）を赤色（
Ｒ）、緑色（Ｇ）。

青色（Ｂ）の輝度を表すディジタル信号に変換するもの
である。

次に、このように構成された本装置１の作用を第４図乃
至第７図をも参照して説明する。

操作者は、操作部１２を操作して本発明のカラー表示を
選択する。

超音波プローブ２によりデイレイ４により制御された送
受信器３からの励振パルス信号により超音波を生体に対
し送波する。送受信器３は、生体からの反射波を受波し
たプローブ２からのドプラ偏移信号を含むエコー信号を
受信する。

このエコー信号は、Ｂモード処理系であるレシーバ５を
経由して白黒フレーム７に取り込まれ、一方はカラー表
示系である移相器６に入力される。

移相器６では、エコー信号の内ドプラ偏移信号を検出し
てＣＦＭユニット７に送出する。この送出された信号に
基づいてＣＦＭユニット７により血流情報が解析され、
更にベクトル演算手段８に解析した情報が送られてベク
トル演算される。ベクトル演算手段８により演算された
ベクトルデータは、カラーフレームメモリ９に取り込ま
れ、ＭＰＸ２２は、操作部１２のＣＰＵからの信号ＳＶ
。

ＳＭ、ＳＴに基づいて、ノルムデータ（ｎ）、角度デー
タ（θ＋α）をＲＧＢ変換テーブル２３に入力する。そ
してカラーモニタ１１には、第４図に示すように、断層
像Ｐ１に血流情報がリアルタイムでカラー表示され、更
にカウンタＣ１乃至Ｃ４によりこの断層像が表示されて
いる領域とは異なる場所（右上）に領域設定され、この
領域にＲＧＢ変換テーブル２３によりカラー表示された
２次元カラースケールＳＣ１が例えば第５図に示すよう
にリアルタイムで表示される。

例えば血流の方向がＦの方向に速く流れていたとすると
断層像Ｐ１中には、明るい紫でこの血流部Ｂ１がカラー
表示される。

ここで操作者が、紫の色相では見にくいと判断した場合
は′、２次元カラースケールＳＣＩを見易い方向に回転
するように操作部１２を操作する。

例えば血流部Ｂ１の色相を紫から赤に変更したい場合は
、回転角度α１を操作部１２より設定する。すると、こ
の回転角度情報（α、）が操作部１２からベクトル演算
手段８に入力され、更に信号ＳＶ＊５ＨｒＳＴ＋回転信
号（α）がカラー処理部２０に入力され第６図に示すよ
うに、断層像Ｐ１中の血流部Ｂ２は赤色となり、２次元
カラースケールＳＣ２は、基準座標Ｘ。＋　　ｙｏより
α□だけ回転して第７図に示すように表示される。

以上、一実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で種々
に変形実施が可能である。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、血流情報を断層像中にカ
ラー表示すると共に、このカラー表示の基準としての２
次元カラースケールを表示するようにしているので、血
流速度情報を認識容易とし得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図は本発明の実施例装置の全体ブロック図、第２図
はこの装置のベクトル演算手段の作用を示す説明図、第
３図はこの装置のカラー処理部のブロック図、第４図乃
至第７図はこの装置の作用を示す説明図である。 １・・・超音波診断装置、 ８・・・ベクトル演算手段、 １０・・・合成手段、 １２・・・操作部（入力手段）、 ２３・・・ＲＧＢ変換テーブル （カラー要素記憶手段）、 Ｈ・・・色相（第２のカラー要素情報）、■・・・輝度
（第１のカラー要素情報）、８Ｃ，ＳＣＩ、ＳＣ２・・
・２次元カラースケール。 第 図 ニ ー３２６−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体に向けて送波した超音波の反射成分に基づい
   て、この生体の断層像を表示すると共に、この断層像に
   重ねて血流情報をカラー表示する超音波診断装置におい
   て、得られた血流情報に基づいて各ピクセル毎に血流速
   度をｎ、血流の方向をθとする極座標のベクトル演算を
   行うベクトル演算手段と、前記ｎの値に応じて変化する
   第１のカラー要素情報及び前記θの値に対応させて変化
   する第２のカラー要素情報を記憶するカラー要素記憶手
   段と、前記ベクトル演算手段により演算されたベクトル
   情報に基づいて前記カラー要素記憶手段を検索して前記
   断層像中の各ピクセルにカラー表示させると共に、この
   カラー表示の基準として前記ｎ、θの極座標に対応させ
   た２次元カラースケールを前記断層像が表示される同一
   画面上にカラー表示させる合成手段とを有することを特
   徴とする超音波診断装置。
2. （２）前記ベクトル演算手段に前記極座標を回転させる
   回転情報を入力し得る入力手段を備え、前記極座標を回
   転させることにより前記２次元カラースケールを前記表
   示画面上で回転させると共にこの極座標の回転に応じて
   前記断層像中のカラーの表示状態が変わるようにした請
   求項１記載の超音波診断装置。
3. （３）前記第１のカラー要素は輝度とし、前記第２のカ
   ラー要素は色相とする請求項１又は２記載の超音波診断
   装置。