JPH03186254A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波診断装置、特に基本的なりモード断層画
像を表示する機能と、受信エコー信号から得られるドプ
ラ偏移周波数を利用して運動状態などのドプラモード表
示をする機能の両者を有する超音波診断装置に関する。

［従来の技術］ 超音波を生体などの被検体内に放射し、被検体内の各種
情報を画像表示する超音波診断装置が周知であり、近年
では被検体内の断層像を表示するＢモード表示とともに
、反射エコー信号に含まれるドプラ情報を解析して運動
状態、例えば血流情報を画像表示するドプラモード表示
が行われ、心臓内の運動状態の診断に有益な情報を得る
ことが可能である。

第５図には、従来の超音波診断装置の概略回路構成が示
されており、被検体表面に当接される探触子１０には超
音波送受信器１２が接続され、この超音波送受信器１２
は被検体内の断層像を得るための超音波の送受信を行う
とともに、ドプラ情報を得るための超音波の送受信を行
う。このため、この超音波送受信器１２には走査制御器
１４が接続され、この走査制御器１４にてＢモード走査
のための超音波送受信とドプラ走査のための超音波送受
信を切り換えながら交互に行う。

そして、超音波送受信器１２にはＢモード画像表示のた
めの処理を行うＢモード画像処理回路１６が接続され、
このＢモード画像処理回路１６の出力は画像表示器１８
に供給される。一方、超音波送受信器１２には直交検波
器２０及びドプラ信号処理回路２２が接続され、直交検
波器２０にてドプラ信号が抽出され、このドプラ信号に
基づいてドプラ信号処理回路２２によりドプラ周波数偏
移が検出される。

このようにして、Ｂモード画像とドプラモード画像の両
者が画像表示器１８に写し出されることになり、Ｂモー
ドにて被検体内の断層像が表示され、ドプラモードにて
例えば走査ライン上の各位置における速度の変化を波形
で示したＭモード表示等が行われる。

このような装置において、超音波送受信器１２及び走査
制御器１４にて処理される前記両モード表示は、通常で
は各モード表示のための走査を時分割的に交互に行い、
これによりリアルタイムの画像が疑似的に形成されるが
、この走査方式には次の２つの方式がある。

第６図には、従来の走査方式の説明が示されており、第
１の方式は、Ｂモード走査１ラインとパルスドプラ走査
を交互に繰り返す方式であり、図示されるように、運動
反射体Ａに着目してドプラ情報を得る場合のドプラ走査
ラインをＤとすると、Ｂモード走査ラインＢ１の走査を
行った後にＤのドプラ走査ラインを走査し、次に８２の
ラインを走査してまたＤのラインを走査するようにし、
結果として、Ｂ１→Ｄ−＋Ｂ２→Ｄ→Ｂ３→・・・Ｂｎ
−１−Ｄ→Ｂｎの順で走査を行うものである。

この方式によれば、Ｂモード画像のリアルタイム性は高
いが、ドプラモード画像についてはリアルタイム性が多
少低下する。すなわち、パルスドプラ法においては観測
を行うサンプルポイントからの信号は送信１回毎に一点
ずつ離散的に得られるので、ナイキストのサンプリング
定理により観測可能なドプラ偏移周波数の最大値が制限
され、検出できる最大周波数は送信繰返し周波数の２分
の１である。従って、この検出限界である最大周波数を
超えたドプラ偏移周波数は、いわゆる折り返しくエリア
シング）と呼ばれる現象により、本来高い周波数である
にもかかわらず、周波数の低い信号として観測される。

このようなことから、超音波パルスの繰返し周波数が高
いほど高いドプラ偏移周波数を検出でき、被検体内の速
度を正確に検出することが可能となる。

しかし、前記第１の方式の場合は、ドプラ走査の送受信
の繰返し周波数がＢモード走査の繰返し周波数に一致し
てしまう。このＢモード作成のための周波数は、観測部
位の最大深度によって決まり、最大深度が深いほど遅く
なる。従って、第１の方式では・速度情報を正確に検出
するために、ドプラモード走査における繰返し周波数を
高くすることができないという問題がある。

また、第２の方式は、Ｂモード１フレームの作成と多数
回のドプラ走査を交互に行う方式であり、第６図で説明
すると、Ｂモードの全走査ラインＢ、〜Ｂｎを一度に行
い、その後にドプラ走査ラインＤの走査を複数回行うよ
うにして、結果として、１３　、−＊　８２−＋　８３
−ｈ　、、、　ｆ３　ｎ−ｈ　Ｄ−ｂ　Ｄ　→Ｄ　−＋
　、、。

Ｄ−Ｂ、→Ｂ２→Ｂ３−・・・Ｂｎの順で走査を行うも
のである。

この第２の方式によれば、Ｂモード画像のリアルタイム
性は多少下がるが、ドプラモード走査の期間は送受信の
繰返し周波数を観測部位の速度に応じて自在に設定でき
、速度検出の限界を緩和させて正確な速度情報を得るこ
とができるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記第２の方式においては、Ｂモード走
査を行っている期間はドプラモード信号（以下ドプラ信
号という）が全く得られず、この期間のドプラ周波数解
析が困難である。すなわち、ドプラ走査を単独で行って
ドプラ解析すると、第７図（ａ）に示される結果となり
、ドプラ偏移周波数の変化が連続して観察することがで
きる。しかし、前記第２の方式によると、第７図（ｂ）
に示されるように、Ｂモード走査期間における解析結果
の欠落期間が発生して信号が不連続となるという問題が
ある。この欠落期間はＢモード画像の観測深度が深くか
つ走査線数が多いほど長くなり、何らかの対策が必要と
なる。

特に、心臓の機能を診断する場合には、一般にＢモード
のリアルタイム性よりも、ドプラ情報、すなわち血流の
正確な速度情報を得ることが必要となる。心臓血流を観
察する場合には、Ｂモード画像はドプラ情報を得る位置
であるサンプルポイントの位置を確認するために利用さ
れ、あくまでも主目的はドプラ情報の抽出にあり、前記
のような欠落期間をなくすことが要請される。

発明の目的 本発明は前記問題点を解決することを課題としてなされ
たものであり、その目的は、Ｂモード走査とドプラモー
ド走査とを交互に行う場合に生じるドプラ信号の欠落期
間をなくして正確なドプラ情報を画像表示することので
きる超音波診断装置を得ることにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、第１の請求項に係る発明は
、ドプラモード表示のための超音波送受波とＢモード表
示のための超音波送受波とを交互に行い、画像処理回路
を用いて前記両モードの画像を同時に表示する超音波診
断装置において、Ｂモード走査期間によりドプラモード
信号が欠落する直前の所定時間分の過去のドプラモード
信号を記憶する記憶器を有しこの記憶器出力により欠落
部分のドプラモード信号を推定する推定器と、この推定
器から出力されたドプラモード信号と通常のドプラモー
ド信号のいずれかを選択して出力する切換え器と、ドプ
ラモード信号の不連続を回避するために前記切換え器の
切換え時における信号振幅が緩やかに零となる窓関数を
掛ける第１の窓関数器と、を備えたことを特徴とする。

また、第２請求項に係る発明は、前記推定器が過去のド
プラモード信号を繰返し再生させるとともに、この繰返
し再生時の信号振幅が緩やかに零となる窓関数を掛ける
第２の窓関数器を備え、繰返し再生時に生じるドプラモ
ード信号の不連続を回避することを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、まず記憶器により、ドプラモード
信号が欠落する直前の所定時間分の過去のドプラモード
信号（以下ドプラ信号という）が記憶され、推定器はこ
の記憶器出力に基づいて欠落部分のドプラ信号を推定す
る。従って、ドプラ信号の欠落直前の信号が欠落部分の
信号として推定して割り当てられることになる。

そして、切換え器は推定器から出力されたドプラ信号か
通常のドプラ信号のいずれかを切り換え選択して出力す
るが、この出力には第１の窓関数器により出力される窓
関数信号が掛は合わされる。

この窓関数の信号は前記切換え器の切換え時において信
号振幅が緩やかに零となる信号であるから、信号の切り
換えにより生じたドプラ信号の不連続な部分がなくなり
、周波数解析が良好に行われることになる。

また、第２の請求項によれば、前記推定器はドプラ信号
の欠落部分の直前の過去のドプラ信号が繰返し再生され
、これにより欠落部分のドプラ信号が埋められることに
なる。そして、この際には、第２の窓関数器によりこの
繰返し再生時の信号振幅が緩やかに零となる信号が推定
器から出力される繰返し信号に掛けられ、これにより繰
返し再生時に生じるドプラモード信号の不連続を回避す
ることが可能となる。

［実施例コ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、実施例に係る超音波診断装置の回路ブロッ
ク図が示されており、探触子１０からドプラ信号処理回
路２２までの回路については従来と同様となっている。

本発明において特徴的なことは、Ｂモード走査１時間に
より欠落するドプラ情報を推定して埋めるようにしたこ
とであり、このために第１実施例では信号推定器２４、
信号切換え器２６、切換え制御器２８及び第１の窓関数
器３０を設ける。

前記信号推定器２４はシフトレジスタなどのメモリ回路
から成り、直交検波器２０から出力されたドプラ信号に
おいて欠落期間の直前のドプラ信号を欠落期間に相当す
る分だけ記憶し、信号切換え器２６に出力する。一方、
信号切換え器２６には前記第２の方式のようなドプラモ
ード表示のための超音波送受波により得られた通常のド
プラ信号が直交検波器２０から供給されており、切換え
制御器２８の切換え信号により直交検波器２０の出力又
は信号推定器２４の出力のいずれかを選択して第１の窓
関数器３０に出力する。なお、前記切換え制御器２８は
前記走査制御器１４のＢモード走査とドプラモード走査
の切換え制御信号に同期して制御される。

この第１の窓関数器３０は、前記直交検波器２０の出力
と信号推定器２４の出力をつなぐ際に生じる信号の不連
続状態を解消するために、信号切換え器２６の切換え時
において信号振幅が緩やかに零となる信号を形成し、こ
の信号を合成されたドプラ信号に乗算する。

第１実施例は以上の構成からなり、以下にその動作を第
２図を参照しながら説明する。

前述のように、第１図の超音波送受信器１２により被検
体内から反射エコー信号を受信すると、直交検波器２０
では反射エコー信号に超音波キャリア周波数の参照信号
が掛は合わされて、直交検波器２０からはドプラ効果に
よる周波数偏移成分を含んだドプラ信号が出力される。

そして、第２図（ａ）に示されるＢモード走査信号によ
り、Ｂモード画像処理回路１６にて所定のＢモード表示
のための処理が行われることになるが、この時のドプラ
信号は、図（ｂ）に示されるように、欠落期間が生じる
ことになる。

一方、推定器２４は図（ｂ）に示されるドプラ信号欠落
期間の直前の信号をドプラ信号欠落期間に相当する分だ
け記憶しており、推定器２４の出力は図（Ｃ）に示され
る信号となる。従って、図（ｂ）の信号と図（Ｃ）の信
号が合成された後の信号切換え器２６の出力は図（ｄ）
に示される信号となる。

この信号切換え器２６の出力においては、矢示１００に
示すように、Ｂモード走査開始時期とＢモード走査終了
時期においてドプラ信号の不連続部分が生じることにな
る。

しかし、この信号切換え器２６の出力に対しては、図（
ｅ）に示される窓関数信号を第１の窓関数器３０により
掛けられることになるので、第１の窓関数器３０の出力
は図（ｆ）に示されるように、２カ所の信号切換え時に
おいてドプラ信号が緩やかに零（切換え瞬間のドプラ信
号が零となる）に近づく信号となる。

このようにして、ドプラ信号の不連続部分がなくなるこ
とになるので、ドプラ偏移周波数の解析が良好に行え、
ドプラ信号欠落期間を補償した速度情報を提供すること
が可能となる。

第３図には、推定器２４に記憶されているドプラ信号を
エンドレスで繰返し出力してこれを欠落期間のドプラ信
号とした第２実施例（第２請求項の発明）の構成が示さ
れている。

第３図において、信号推定器２４内にはドプラ信号を記
憶するシフトレジスタ３２が設けられており、このシフ
トレジスタ３２の前段にはシフトレジスタへの入力を切
換え制御する入力切換え器３４が接続される。また、こ
のシフトレジスタ３２の後段には、第１実施例の信号切
換え器２６と同様の動作を行う出力切換え器３６が接続
され、前記入力切換え器３４との切換え動作と連動して
シフトレジスタ３２に記憶されているドプラ信号を繰返
し出力する。

すなわち、ドプラモード表示のための超音波送受波を行
っている場合には、両切換え器３４．３６がａ端子側に
切換えられてドプラ信号は第１の窓関数器３０に出力さ
れるが、Ｂモード表示のための超音波送受波を行う場合
には、両切換え器３４３６がｂ端子側に切換えられるの
で、シフトレジスタ３２に記憶されているドプラ信号は
出力されると更にシフトレジスタ３２に戻ることになり
、シフトレジスタ３２に記憶された欠落期間直前の同一
のドプラ信号がエンドレスで繰り返されて出力切換え器
３４側に出力されることになる。

また、第２実施例は、同一のドプラ信号を繰り返し出力
するので、このドプラ信号間で信号の不連続が生じるこ
とになる。そこで、実施例では、第２の窓関数器３８を
設けており、この第２の窓関数器３８により前記第１の
窓関数器３２と同様にしてドプラ信号間の不連続状態を
回避することができる。

第２実施例は以上の構成からなり、以下にその作用を第
４図を参照しながら説明する。

第４図（ａ）に示されるＢモード走査信号によりＢモー
ド走査が行われると、図（ｂ）に示されるように直交検
波器２０から出力されるドプラ信号には欠落期間が生じ
る。そして、前記Ｂモード走査への切換え信号により第
３図の人力切換え器３４と出力切換え器３６が端子ａ側
から端子す側へ切り換わり、シフトレジスタ３２からは
、第４図（Ｃ）に示されるように、同一のドプラ信号２
００が繰り返しエンドレスで出力される。この図（ｃ）
に示される信号は矢示１００のドプラ信号間で不連続と
なっており、この不連続な信号は第２の窓関数器３８に
供給される。

そして、第２の窓関数器３８では、図（ｄ）に示される
ように、繰返し再生時の信号振幅が緩やかに零となる窓
関数信号を図（ｃ）の信号に乗算することになるので、
第２の窓関数器３８の出力は図（ｅ）に示すような信号
振幅は多少変わるが連続した信号となり、再生時に生じ
るドプラ信号の不連続を回避することができる。

このドプラ信号の解析においては、信号周波数偏移の情
報を抽出することとなるので、前記信号振幅の多少の変
化はそれ程問題とはならず、連続したドプラ信号とする
ことにより、良好な周波数解析が可能となる。

また、第１実施例と同様に、推定器２４の出力には第１
の窓関数器３０から図（ｆ）に示す窓関数信号が掛は合
わされ、最終的には図（ｇ）に示すドプラ信号が得られ
ることになる。

この第２実施例によれば、ドプラ信号をエンドレスで繰
り返すので、記憶容量も小さいものでよく、かつ制御が
行いやすく、欠落期間のドプラ信号を容易に推定するこ
とができるという利点がある。

前記実施例では、推定器２４内の記憶回路としてシフト
レジスタを用いたが、デジタルメモリやＣＣＤ　（チャ
ージ　カップルド　デバイス）によっても実現すること
ができる。

［発明の効果コ 以上説明したように、第１請求項の発明によれば、ドプ
ラ信号の欠落期間の直前のドプラ信号を推定器で推定す
るとともに、欠落期間のドプラ信号を埋める際には窓関
数器を用いて信号の不連続をなくすようにしたので、Ｂ
モード走査により生じる欠落期間のドプラ信号を埋める
ことができ、また連続したドプラ信号が得られ周波数解
析を良好に行うことが可能となる。

また、第２潤求項の発明によれば、推定器はエンドレス
で欠落期間の直前のドプラ信号を繰返し出力し、この繰
り返されたドプラ信号には窓関数信号を掛けるようにし
たので、欠落期間のドプラ信号を容易に推定できるとε
もに、繰返しドプラ信号間での信号の不連続を回避する
ことができ、良好なドプラ周波数解析を行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１実施例の超音波診断装置の
構成を示す回路ブロック図、 第２図は第１実施例での各構成回路の動作処理を示す波
形図、 第３図は本発明における第２実施例の構成を示す回路ブ
ロック図、 第４図は第２実施例での各構成回路の動作処理を示す波
形図、 第５図は従来の超音波診断装置の構成を示す回路ブロッ
ク図、 第６図は従来におけるＢモード走査とドプラモード走査
とを交互に行う方式を示す説明図、第７図はドプラ偏移
周波数信号を示し、図（ａ）はドプラ走査のみで得られ
た信号を示し、図（ｂ）はＢモード走査と交互に行った
場合の信号を示す図である。 １０　・・・　探触子 １２　・・・　超音波送受信器 １４　・・・　走査制御器 １６　・・・　Ｂモード画像処理回路 ２０　・・・　直交検波器 ２２　・・・　ドプラ信号処理回路 ２４　・・・　信号推定器 ２６　・・・　信号切換え器 ２８　・・・　切換え制御器 ３０　・・・　第１の窓関数器 ３２　・・・　シフトレジスタ ３４　・・・　入力切換え器 ６ ８ ・・・　出力切換え器 ・・・　第２の窓関数器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ドプラモード表示のための超音波送受波とＢモー
   ド表示のための超音波送受波とを交互に行い、画像処理
   回路を用いて前記両モードの画像を同時に表示する超音
   波診断装置において、Ｂモード走査期間によりドプラモ
   ード信号が欠落する直前の所定時間分の過去のドプラモ
   ード信号を記憶する記憶器を有しこの記憶器出力により
   欠落部分のドプラモード信号を推定する推定器と、この
   推定器から出力されたドプラモード信号と通常のドプラ
   モード信号のいずれかを選択して出力する切換え器と、
   ドプラモード信号の不連続を回避するために前記切換え
   器の切換え時における信号振幅が緩やかに零となる窓関
   数を掛ける第１の窓関数器と、を備えたことを特徴とす
   る超音波診断装置。
2. （２）請求項（１）記載の装置において、前記推定器は
   過去のドプラモード信号を繰返し再生させるとともに、
   この繰返し再生時の信号振幅が緩やかに零となる窓関数
   を掛ける第２の窓関数器を備え、繰返し再生時に生じる
   ドプラモード信号の不連続を回避することを特徴とする
   超音波診断装置。