JPH03277351A - 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、特に超音波エコーのドプラ情報から被検体内
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） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
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プラ効果を利用
した生体内の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。また超音波の生体内に対
する走査方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。

複数の超音波振動子を併設してなるアレイ型超音波探触
子（プローブ）を用い、リニア電子走査であれば、超音
波振動子の複数個を１単位とし、この１単位の超音波振
動子について励振を行ない超音波ビームの送波を行なう
。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振してゆく
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。

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て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音波の
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振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、ＴＶモニタ等に画像表示す
る。

またセクタ走査であれば、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、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ある。

一方、映像法には、超音波送受信に伴う信号を合成して
断層像化するＢモード以外に、同一方向固定走査による
Ｍモード像が代表的である。このＭモード画像は、超音
波送受信部位の時間的変化を表示したものであり、特に
心臓の動き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像化
する方法であり、これを以下説明する。すなわち、超音
波ドプラ法は、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物体の移動速度に比例して偏移する
超音波ドプラ効果を利用したものである。具体的には超
音波レートパルスを生体に送波し、その反射波エコーの
位相変化よりドプラ効果による周波数偏移を得ると、そ
のエコーを得た深さ位置における移動物体の運動情報を
得ることができる。

この超音波ドプラ方法によれば、生体内における位置で
の血流の流れの向き、乱れているか整っているかの流れ
の状態を知ることができる。

次にこの超音波ドプラ法を適用した装置について説明す
る。まず超音波受信信号から血流情報を得るためには、
送信回路により超音波探触子を駆動しである方向に超音
波を所定回数繰り返し送波し、受波された受信信号を直
交位相検波回路により検波して血球によるドプラ偏移信
号とクラッタ成分とからなる信号を得る。この信号をデ
ィジタル信号化し、フィルタによりクラッタ成分を除去
し、血流によるドプラ偏移信号はリアルタイムでカラー
ドプラ像を得るために高速の周波数分析回路により周波
数分析し、ドプラ偏移の平均値、ドプラ偏移の分散値、
ドプラ偏移の平均強度などを得る。また周波数分析回路
に内蔵された自己相関器等により血流の速度カラーフロ
ーマツピング像を得、ＴＶモニタに２次元血流情報を表
示している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の２次元血流情報を表示する超音波
診断装置にあっては、次のような問題かある。すなわち
生体に超音波探触子を当てて検査を行なう最中に、超音
波探触子が何等かの原因でずれた場合、これを知覚させ
る情報、例えば血流音により聴覚で操作者に知らせるよ
うなことか行なわれていないため、操作者は超音波探触
子がずれたかどうかわからなかった。このため、必要以
上に検査に時間を要し、検査効率が悪くなるという問題
があった。

一方、上記課題を解決する方法として、従来より上述し
た２次元血流情報を表示するカラードプラと、１走査線
上の１ポイントにレンジゲートをかけこのポイントにお
ける血流情報のみを周波数解析するＦＦＴドプラとを交
互に走査する超音波診断装置がある。この装置によれば
、ＦＦＴからドプラ音が得られることから、前記超音波
探触子がずれた場合、血流音として操作者に知らせるこ
とができる。

しかしながら、この装置にあっては、カラードプラとＦ
ＦＴドプラとの交互走査を行なっているため、フレーム
数の低下、一走査線上の１ポイントのみの音情報のみし
か得られないなどの問題があった。

そこで本発明の目的は、超音波探触子のずれなどを検知
して最適な検査位置を検出し、これにより検査時間を短
縮して操作者の作業負担を軽減し得る超音波診断装置を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。本発明は、被検体に対して超音波を
送受波し、受波信号からドプラ偏移信号を検出しフィル
タによりクラッタ成分を除去して得たドプラ信号を分析
手段で周波数分析して周波数情報、パワー情報を得、表
示手段に２次元血流情報を表示する超音波診断装置にお
いて、前記表示手段に表示される２次元血流情報の一部
を抽出する抽出手段と、この抽出手段で得た２次元血流
情報の一部に対応する前記周波数情報、パワー情報の少
なくとも一方を用いてドプラ音に変換する変換手段と、
この変換手段からのドプラ音を音声出力する出力手段と
を具備したことを特徴とする。

また前記抽出手段は、２次元血流情報中に関心領域を設
定するものであることを特徴とする。

さらに前記抽出手段で得た離散的な２次元血流情報の間
を補間する補間手段を前記変換手段に設けたことを特徴
とする。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。抽出手段により２次元血流情報の一部を抽出す
ると、変換手段は２次元血流情報の一部に対応する周波
数情報、パワー情報を用いてドプラ音に変換し、このド
プラ音を音声出力する。これにより例えば血流を検出す
る時、一方で患者に超音波プローブを当て、他方でモニ
タ上の血流の存在を確認する際に、ドプラ音により超音
波探触子のずれなどを検知し、最適の検出位置を知らせ
るので、容易に診断を行なえる。したがって、検査時間
を短縮でき、操作者の作業負担を軽減できる。

また関心領域を設定することにより２次元血流情報の一
部を容易に抽出でき、さらには補間手段により離散的な
２次元血流情報の間か補間されるので、連続的な信号と
なり、自然な音を生成てきる。

（実施例） 以下、本発明の具体的な実施例で説明する。

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図である。

超音波診断装置は、超音波探触子１．セクタ電子走査部
２．ドプラ検波部３．ＭＴＩ演算部４゜音変換回路５．
ロイ設定回路６．スピーカ７を有する。また前記装置は
、ＤＳＣ（ディジタル・スキャン・コンバータ）８．カ
ラー処理回路９゜Ｄ／Ａ　１０．カラーモニタ１１．Ｖ
ＴＲ１２を有している。

前記超音波探触子１は、複数の圧電振動子を併設してな
り、これらの振動子により被検体に対して超音波パルス
を送受波する。

前記セクタ電子走査部２は、発振器２１．デイレーライ
ン２２．パルサー２３．プリアンプ２４加算器２５．検
波器２６を備えて構成される。

前記発振器２１はレートパルスを発生し、このレートパ
ルスはデイレーライン２２に入力する。

デイレーライン２２内の図示しない送信用デイレーライ
ンは、前記発振器２１から入力するレートパルスに対し
て、所定の方向に超音波ビームを収束させるべく振動子
ごとに所定の遅延時間を与え、この遅延されたレートパ
ルスをパルサー２３に出力する。パルサー２３は、前記
遅延されたレートパルスに基づき前記超音波探触子１の
各々の振動子を駆動する。

すなわち、前記超音波探触子１はパルサー２３により送
信駆動され、超音波探触子１から図示しない生体に送波
される超音波パルスは、生体内で流動する血流によるド
プラ偏移をともなう受信信号となり、前記超音波探触子
１の同一振動子に受波される。

そしてプリアンプ２４は、前記受信信号を増幅し、前記
デイレーライン２２に出力する。このデイレーライン２
２内の図示しない受信用デイレーラインでは前記送信時
に与えた遅延時間を元に戻すような遅延時間を各々の振
動子からの受信信号に与える。

そして加算器２５は、各振動子の信号を加算する。さら
に検波器２６は、加算器２５から出力される信号のうち
一方の信号を、包路線検波し、断層像（白黒Ｂモード像
）を得る情報としてＤＳＣ８に出力する。

一方、ミキサー３１．３２は、前記加算器２５からの信
号を人力する。また９０°位相器３３は、発振器２１か
らの基準信号ｆ。を９０°位相を異なえて前記ミキサー
３２に入力し、ミキサー３１゜３２によりそれぞれ乗算
される。そうすると、ローパスフィルタ３４．３５にド
プラ偏移信号ｆｄとドプラ偏移信号（２ｆｏ十ｆｄ）が
入力され、ローパスフィルタ３４．３５により高周波数
成分が除去されてドプラ偏移信号ｆｄ、すなわち血流像
のための位相検波信号が得られる。

この位相検波信号には血流情報以外に心臓の壁等のよう
に動きの遅い物体からの不要な反射信号（クラッタ成分
）も含まれている。このクラッタ成分を除去すべく、位
相検波出力はＭＴＩ演算部４に入力する。

ＭＴＩ演算部４は、Ａ／Ｄ４１，４２．ＭＴＩフィルタ
４３，４４．自己相関器４５．平均速度演算部４６９分
散演算部４７．パワー演算部４８から構成されている。

Ａ／Ｄ変換器４１．４２はそれぞれローパスフィルタ３
４．３５の出力をディジタル信号に変換し、その変換出
力は、ＭＴＩフィルタ４３．４４に出力される。

第２図はＭＴＩフィルタ４３．４４の構成を示す図であ
る。このＭＴＩは、レーダで使用されている技術でＭｏ
ｖｉｎｇ　Ｔ　ａｒｇｅｔ　　Ｉ　ｎｄｉｃａｔｏｒの
略であり、移動目標だけをドプラ効果を利用して検出す
る方法である。第２図において、１／ｚはル−トの遅延
、Σは加算器、に、、に２は係数である。係数に、、に
２を変えることにより、第３図に示すようなフィルタ特
性が得られる。

次にクラッタを除去した信号を周波数分析するには、自
己相関器４５が用いられる。この自己相関器４５は周波
数分析法の一覆であり、第４図にその概念を示す。この
自己相関法は、２次元の多点の周波数分析をリアルタイ
ムで行なう必要性から用いられ、ＦＦＴ法よりも演算数
が少なくて済むという利点を有する。

平均速度演算部４６は次式により平均ドプラシフト周波
数ｆｄを求める。

ｆ　ｄ−ｆ　ｆ−５ｉｒ）　ｄ　ｆ／ｆＳ（ｆ’）　ｄ
　ｆここでｓ　（ｒ）はパワースペクトラムである。

分散演算部４７は次式により分散σ２を求める。

ＣＩ”　−Ｊ’　ｆ２・５（ｒ）ｄｆ／ｆＳ（ｆ’）ｄ
ｆ（ｆｄ）２ パワー演算部４８は、次式に基づきトータルパワーＰを
求める。

Ｐ−Ｊ’５（ｒ）ｃｌｆ このトータルパワーＴＰは、血流から散乱エコーの強度
に比例するが、ＭＴＩフィルタ４３゜４４のカットオフ
周波数以下に相当する移動物体からのエコーは除かれる
。

さらに前記平均速度演算部４６１分散演算部４７、パワ
ー演算部４８がらの血流情報は、ＤＳＣ８に人力され、
カラー処理回路９によりカラー情報に変換される。すな
わちカラー処理回路９により平均速度−分散（Ｖ−σ２
）表示の場合には、超音波探触子１に近づく流れは赤色
系に変換され、探触子１から遠ざがる流れは青果に変換
される。また平均速度の大きさは輝度の違いにより表現
され、速度分散は色相により表現される。

かくして血流情報はＢモード像情報と共にＤＳＣ８にお
いて走査変換され、カラー処理回路９およびＤ／Ａ　１
０を介してカラーモニタ１］に出力され、これによりカ
ラー表色される。また必要に応じてＶＴＲ１２に記録さ
れる。

次に本発明の特徴とする部分について説明する。

第５図はロイ設定回路５により超音波画像上の特定のロ
イの設定を示す図、第６図は音変換回路６の詳細を示す
ブロック図、第７図は超音波画像上の走査線方向及び生
体深さ方向に番地を付した図、第８図は前記ロイ設定回
路及び音変換回路内の信号のタイミング図である。

前記ロイ設定回路５は、例えばトラックボールなどによ
り、第５図に示すように目的部位に関心領域（ＲＯＩ、
以下ロイという。）を設定するものである。また第７図
に示すように超音波の走査線方向に右端から１．２，３
．・・・ｉ、・・・と番地を付し、生体深さ方向に上端
から１．２，３．・・・ｊ・・・　と番地を付しておく
。そして超音波画像上の任意の点Ｏ０をＭモード用マー
カあるいはドプラサンプリング位置マーカ操作ボタンに
より設定する。

次にロイ設定回路５によりロイの大きさＸｌすなわち超
音波走査線方向および深さ方向にＸを決定する。そうす
ると、ロイ設定回路５から任意の点０における位置情報
１＋　　Ｊ＋　と大きさの情報Ｘが音変換回路６．ＤＳ
Ｃ８に出力される。ＤＳＣ８は、第６図に示すようなロ
イを実線で表示する信号を作成する。

前記音変換回路５は、第６図に示すようにメモリ５１．
演算器５２．補間器５３．Ｄ／Ａ５４゜ノイズ発生器５
５．加算器５６を備えて構成される。前記メモリ５１は
、前記平均速度演算部４６からの平均速度ｆａ、パワー
演算部４８からのパワーＴＰを入力して２画面分の血流
情報を記憶する。演算器５２は、前記ロイ設定回路５か
らの任意の点Ｏにおける位置情報Ｉｔ　　Ｊ、と大きさ
の情報Ｘを人力し、かつメモリ５１から所望の血流情報
のみを選択入力する。そしてこの演算器５２は、出力す
る音の大きさとして、ロイ内部の２次元血流情報の加算
振幅値Ａ Ａ＝ΣΣｆ　ａｌ・Ｐ　＋４／　（ｎ　　ｍ）　　（１
ｋ）を例えば演算する。

ここで分母はロイの大きさの差であり、音の大きさが変
化しないように規格している。

次に前記演算器５２は、出力する音の周波数として、ロ
イ内部の２次元血流情報の平均速度ｆｆ−ΣΣｆ　ｄｌ
ｌ　　φＰｚ／ΣΣＰを例えば演算する。

ここで第７図に示すロイ内の血流情報は、時間的に不連
続でしか採取できないため、連続的な音として聞こえる
ようにするために補間処理を行なう必要がある。

すなわち例えば演算器５２からの出力として加算振幅値
Ａ、平均速度ｆが第８図に示すようにＡ、、Ａ２・・・
、ｆｌ＋　　ｆ２・・・と得られ、これらの情報が補間
器５３に入力したとする。そうすると、前記補正量器５
３は、データネ存在区間Ｄ２においてリニア補間を行な
い、振幅値をＡ１からＡ２へ変化させ、かつ周波数をｆ
ｌからｆ２へなめらかに変化させる信号を発生させる。

補間器５３からの補間出力情報は、Ｄ／Ａ５４によりア
ナログ情報に変換され、得られたアナログ信号は、加算
器５６に入力する。

加算器５６は、前記アナログ信号と、単一周波数よりも
ノイズを混入させて、より自然な音を生成するためのノ
イズ発生器５５からの出力信号とを加算する。かくして
、加算器５６の出力は、スピーカ７を介してドプラ音と
して出力される。

このようにロイにおける血流情報をドプラ音に変換して
スピーカ７に出力できることから、超音波探触子が生体
の所定の位置がからずれた場合にはドプラ音の変化によ
り検知し易くなる。

したかって、例えば肝細胞ガンの周囲における微小な血
管の血流などを検出する時、一方で患者に超音波探触子
を当て、他方でモニタ上の血流の存在を確認する際に、
ドプラ音により最適の検出位置を知らせるので、容易に
診断できる。また超音波探触子と生体表面との間には、
ゼリー（エコカップリング剤）が塗ってあり、超音波探
触子から目をはなすと、探触子がずれてしまう。このよ
うな場合であっても、音により超音波プローブの最適位
置をモニタしていると、ずれ検出を聴覚で行なえる。

その結果、検査時間を短縮でき、これにより操作者の作
業負担を軽減することができる。また本実施例によれば
、従来のＦＦＴドプラによるフレーム数の低下、一走査
線上の１ポイントのみの音情報のみしか得られないなど
の問題も解決できる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能で
あるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、抽出手段により２次元血流情報の一部
を抽出すると、変換手段は２次元血流情報の一部に対応
する周波数情報、パワー情報を用いてドプラ音に変換し
、このドプラ音を音声出力する。これにより例えば血流
を検出する時、一方で患者に超音波探触子を当て、他方
でモニタ上の血流の存在を確認する際に、ドプラ音によ
り超音波探触子のずれなどを検知し、最適の検出位置を
知らせるので、容易に診断を行なえる。したがって、検
査時間を短縮でき、操作者の作業負担を軽減し得る超音
波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図はＭＴＩフィルタの構成を示す図、
第３図は前記ＭＴＩフィルタの特性を示す図、第４図は
ドプラ信号に対する周波数分析の概念を示す図、第５図
はロイ設定回路により設定された超音波画像上でのロイ
を示す図、第６図は前変換回路の詳細を示すブロック図
、第７図は超音波画像上の走査線方向及び生体深さ方向
に番地を付した図、第８図は前記ロイ設定回路及び音変
換囲路内の信号のタイミング図である。 １・・・超音波探触子、２・・・セクタ電子走査部、３
・・・ドプラ検波部、４・・・ＭＴＩ演算部、５・・・
前変換回路、６・・・ロイ設定回路、７・・・スピーカ
、８・・・ＤＳＣ，９・・・カラー処理回路、１０・・
・Ｄ／Ａ。 １１・・・カラーモニタ、１２・・・ＶＴＲ，４６・・
・平均速度演算部、４７・・・分散演算部、４８・・・
パワー演算部、５１・・・メモリ、５２・・・演算器、
５３・・・補間器、５４・・・Ｄ／Ａ１５５・・・ノイ
ズ発生器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に対して超音波を送受波し、受波信号から
   ドプラ偏移信号を検出しフィルタによりクラッタ成分を
   除去して得たドプラ信号を分析手段で周波数分析して周
   波数情報、パワー情報を得、表示手段に２次元血流情報
   を表示する超音波診断装置において、前記表示手段に表
   示される２次元血流情報の一部を抽出する抽出手段と、
   この抽出手段で得た２次元血流情報の一部に対応する前
   記周波数情報、パワー情報の少なくとも一方を用いてド
   プラ音に変換する変換手段と、この変換手段からのドプ
   ラ音を音声出力する出力手段とを具備したことを特徴と
   する超音波診断装置。
2. （２）前記抽出手段は、２次元血流情報中に関心領域を
   設定するものであることを特徴とする請求項１記載の超
   音波診断装置。
3. （３）前記抽出手段で得た離散的な２次元血流情報の間
   を補間する補間手段を前記変換手段に設けたことを特徴
   とする請求項１記載の超音波診断装置。