JPH069558B2

JPH069558B2 - カラー超音波診断装置

Info

Publication number: JPH069558B2
Application number: JP1062954A
Authority: JP
Inventors: 達朗馬場
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH02241443A

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、血流情報をカラーで表示するカラー超音波診
断装置に関する。

（従来の技術）被検体である生体内を流れている血流に対してプローブ
から超音波を送信すると、この送信超音波の中心周波数
ｆｃは移動体である血流によってドプラ偏移を受けて周
波数ｆｄだけ変化して反射され、＝ｄ＋ｃの周波
数となって同一プローブで受信される。このときドプラ
偏移周波数ｄは血流速度ｖが反映された次式のような
関係で示すことができる。

ここで、ｖ：血流速度、 θ：送信超音波と血流との角度、ｃ：音速。

従って、ドプラ偏移周波数ｄを検出することにより、
血流速度ｖを求めることができる。

このような血流情報は次のような方式で検出される。先
ず第１６図のようにプローブ１から被検体の異なる位置
にセクタ状に超音波が送信されてラスタＡ，Ｂ，Ｃ…に
よる走査が行われる。ここで各ラスタごとにレート信号
の周波数に同期して複数回の走査が繰返されて同一プロ
ーブ１でエコー信号が受信され、これは入力データとし
て受信回路を介して第１７図に示すようなＣＦＭ（カラ
ー・フロー・マッピング）ユニット２に加えられる。Ｃ
ＦＭユニット２では位相検波器３で入力エコー信号を位
相検波することにより走査ラスタに対応したアドレス(T
ADDR)で規定される１ライン分の反射エコーデータを検
出し、これら各データはＡ／Ｄ変換されて各ラスタごと
にＬＢ（ライン・バッファ）４に格納される。次にＬＢ
４から読出された各データはＣＦＭ演算器５によって演
算されてドプラ偏移周波数ｄが求められ、血流データ
としてＬＢ６に格納される。この血流データはＣＦＭ出
力ラスタアドレス(DADDR)の発生タイミングで読出され
て後段のＤＳＣ（デジタル・スキャン・コンバータ）に
転送される。

第１８図はＣＦＭユニット２による１ラスタ分の血流デ
ータの演算動作を示すもので、セクタ走査における或る
１ラスタに着目するとこのラスタをレート周波数ｒに
同期してＮ回走査し、各々深さｘ_１，ｘ_２…ごとにピク
セライズしてサンプリングすることにより距離方向の各
ピクセルの周波数解析を同時に行う。これによって血流
データが求められＬＢ６に一時的に格納される。

第１５図（ａ）は一例としてデータ数Ｎ＝ｎ，ラスタ数
Ｍ＝３（１，１５，３０）でセクタ走査を行う方法を示
し、第１５図（ｂ）はこれによるＣＦＭユニット２の入
出力データのタイミングを示すタイミングチャートであ
る。第１５図（ｂ）でφＦはフレーム信号，RATEはレー
ト信号を示している。第１５図（ｂ）から明らかなよう
にＣＦＭの一画像を構成するに必要な時間Ｔは、Ｔ＝Ｎ
×Ｍ×1/rで示され、TADDRのラスタ１をｎ回走査した
後、次のラスタ１５を同様にｎ回走査することによりデ
ータ収集が行われる。ＣＦＭユニット２の出力は同一ラ
スタごとにｎ回データの入力が行われて演算が終了する
ごとになされ、同一TADDRのｎ回走査の終了後数レート
後にDADDRに対応して発生される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、従来のカラー超音波診断装置では、各ラスタ
ごとにデータ収集のためにＮ回の走査を繰返す必要があ
るので、一画像を構成する時間が白黒画像に比較して長
く費やされるために走査ラスタの数が制約されるように
なって、方位方向の分解能が低下するという問題があ
る。

本発明は以上の問題に対処してなされたもので、見掛上
の方位方向の分解能を向上するようにしたカラー超音波
診断装置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］（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、所定間隔で順次異
なる各ラスタ方向に超音波を送受波して各ラスタ方向の
エコーデータを得る超音波送受波手段と、得られたエコ
ーデータを取り込んで、所定数の隣り合うラスタ方向の
エコーデータに基づいて１ラスタ方向の血流データを演
算する演算手段と、前記１ラスタ方向の血流データを得
るためのエコーデータの組合せを順次１ラスタずつずら
し、前記演算手段が連続して各ラスタ方向の血流データ
を演算するよう制御する制御手段とを有することを特徴
とするものである。

（作用）上記構成の本発明によれば、超音波送受波手段が、超音
波を送受波して各ラスタ方向のエコーデータを得ると、
演算手段は、得られたエコーデータを取り込んで、所定
数の隣り合うラスタ方向のエコーデータに基づいて１ラ
スタ方向の血流データを演算する。制御手段は、１ラス
タ方向の血流データを得るためのエコーデータの組合せ
を順次１ラスタずつずらす制御を行う。演算手段は、そ
の制御手段の制御により、連続して各ラスタ方向の血流
データを演算する。これにより、一画像を構成するラス
タ方向の血流データの数が十分得られるため、見掛上の
方位方向の分解能を向上することができる。

（実施例）本発明実施例の説明に先立ち先ず本発明の原理を説明す
る。

第１４図（ａ），（ｂ）は第１５図（ａ），（ｂ）に対
応して本発明の基本原理を説明するセクタ走査法及びタ
イミングチャートで、第１５図（ａ）において１，１
５，３０の３本の走査ラスタが設定されているとする
と、ラスタ１と１５との間に２乃至１４の１３本の新た
なラスタを微少角で発生させると共に、ラスタ１５と３
０との間に１６乃至２９の１４本の新たなラスタを微少
角で発生させて走査するようにしたものである。また、
本発明は、レート周波数ｒに同期して、各ラスタ１乃
至３０のデータ収集が行われるように構成される。そし
て、第１４図（ｂ）に示すように、本発明は、収集デー
タの隣り合うｎ個からＣＦＭユニットにより１ラスタ方
向の血流データが演算され、順次レート周波数ｒに同
期して収集データの隣り合うｎ個の組合せを１ラスタず
つずらすことにより、連続して血流データを出力するよ
うに構成される。

このような原理によれば第１５図（ｂ）と第１４図
（ｂ）を比較すれば明らかなように、第１５図（ｂ）で
は入力ｎラスタにつきデータが１つのみ出力されるにの
対して、第１４図（ｂ）では各ラスタごとにレート周波
数ｒごとに順次連続した複数のデータが出力される。
従って見掛上方位分解能が向上することになり、画質を
改善することができる。

次に以上の原理に基き本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明のカラー超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図で、ＣＰＵ（中央処理装置）１３はマイクロ
プロセッサから成りラスタ走査，データ収集，ＣＦＭ演
算，ＣＦＭ出力等の制御動作を含む全体の制御を司って
いる。プローブ１は走査アドレス発生器８から発生され
た走査ラスタのアドレス(TADDR)を基に、送受信遅延回
路７によって与えられた遅延データに基いて超音波ラス
タを被検体の異なる位置に送信してセクタ走査又はリニ
ア走査を行う。この場合ラスタ走査は第１４図（ａ）に
示すように、例えば微少角で１乃至３０本のラスタによ
ってセクタ走査が行われるように制御される。ラスタ走
査は各ラスタごとにレート信号発生器１４からのレート
周波数ｒに同期してデータ収集が行われる。被検体で
反射され同一プローブ１で受信されたエコー信号は、Ｔ
／Ｒ回路７を介してＣＦＭユニット２に加えられる。各
ラスタに対応したTADDRで規定される１ライン分の反射
エコーデータが位相検波器３によって検出された後、Ａ
／Ｄ変換されて各ラスタごとにＬＢ４に格納される。次
にＬＢ４から読出された各データはＣＦＭ演算器５によ
って演算されてドプラ偏移周波数ｄが求められ、血流
データとしてＬＢ６に一時的に格納される。次にこの血
流データはラスタアドレス発生器１２から発生されたDA
DDRの発生タイミングで読出されてＤＳＣ１０に入力さ
れ、超音波走査方式からＴＶ走査方式に変換された後Ｃ
ＲＴディスプレイ等のモニタ１１に２次元的にカラー表
示される。

次に以上のような本実施例装置を用いて微少間隔で各種
のラスタ走査を行う各変形例について述べる。

１．ダミーラスタを利用する方法（第１の変形例）第２図（ａ），（ｂ）は第１４図（ａ），（ｂ）に対応
したラスタ走査方法及びこの方法におけるＣＦＭユニッ
ト２の入出力データのタイミングを示すタイミングチャ
ートである。このように微少角でラスタ走査を行った場
合、セクタ左右端の数ラスタ分（Ｘ印で示したラスタ）
がＤＳＣ１０へデータ転送時欠落するおそれがある。例
えばTADDR１乃至ｎまでのＣＦＭ入力は第２図（ｂ）の
ように位置的にその中央部のラスタDADDR５としてＣＦ
Ｍユニット２から出力されるため、DADDR１乃至４が欠
落するようになる。これはラスタの右端だけでなく左端
も同様に欠落が生じる。

このような弊害を避けるため第３図（ａ）のように１で
示したダミーラスタを４本、３０で示したダミーラスタ
を５本設けてラスタ走査を行うようにする。この場合右
端のダミーラスタはTADDR＝１，左側のダミーラスタはT
ADDR＝Ｍに相当する。これによって第３図（ｂ）から明
らかなように＊のデータ欠落はなくDADDR１乃至｛(N/2)
-1｝，｛M-(N/2)+1｝乃至ＭにわたってＣＭＦの出力デ
ータを発生させることができ、データの欠落を防止する
ことができる。

２．セクタ走査でフレーム周期を短くする方法（第２の変形例）一般にカラー超音波診断装置におけるラスタ走査は、デ
ータ収集のため同一ラスタをレート周波数ｒに同期し
て複数回走査を行って１画像を構成しているのでフレー
ム周期が長くなってリアルタイム性が悪化する。例えば
第１４図（ａ），（ｂ），第１５図（ａ），（ｂ）がこ
れに相当する。

このような弊害を避けるため第４図（ａ）のように、第
１４図（ａ）に比較して例えばラスタ１，３，５，…の
ように１本つづ間引いたラスタ走査を行うようにする。
これによって第４図（ｂ）に示したような入出力のタイ
ミングを得ることができる。

この結果第１４図（ａ），（ｂ）に対してTADDRの方位
方向のサンプリングを２倍粗く行っているのでＣＦＭ画
像データの方位方向の分解能は1/2倍になるが、フレー
ム周期は1/2に短くなるためリアルタイム性を向上する
ことができる。この方位方向のサンプリングピッチは第
４図の例の２倍に限らず、1.5倍，３倍，4.2倍のように
任意の実数倍を選ぶことができる。

３．リニア走査で微少走査を行う方法（第３の変形例）リニア走査において第１４図（ａ），（ｂ）及び第１５
図（ａ），（ｂ）に示したラスタ走査に対応するラスタ
走査及びタイミングチャートを各々第５図（ａ），
（ｂ）及び第６図（ａ），（ｂ）に示す。同じ１画面構
成周期（φＦ周期）で第６図の従来走査ではラスタが３
本しか得られないのに対し、第５図の微少走査では走査
方向に多くのラスタを発生することができる。リニア走
査の場合は超音波ラスタを微少移動させることが困難で
あるため、パンズーム等で通常の微少走査を行う方法で
は充分な方位分解能を得ることは困難である。

このような弊害を避けるため第７図（ａ），（ｂ）のよ
うに、方位方向のサンプリングピッチを1/2倍にするよ
うにラスタ走査を微少移動するようにする。これによっ
て第７図（ｂ）のようなデータ出力が得られ、充分に方
位分解能を向上することができる。この方位分解能のサ
ンプリングピッチは第７図の例の1/2倍に限らず、0.33
倍，0.25倍，0.128倍のように任意の実数倍を選ぶこと
ができる。

４．ＢＤＦモードとＭＤＦ（ＦＦＴ）モードを交互に走
査する方法（第４の変形例）例えば腹部用ＣＦＭ走査では周波数分解能を向上させ低
流速血流の検出能を向上させるため、ＢＤＦとＭＤＦ
（ＦＦＴ）を交互に走査して十分な画像観察が行えるよ
うにＣＦＭユニットへの入力時間を長く設定している。
第８図（ａ），（ｂ）は従来におけるこのような交互走
査方法及びタイミングチャートを示している。これに対
して第９図（ａ），（ｂ）は本実施例における交互走査
方法及びタイミングチャートを示している。第９図
（ｂ）から明らかなようにＭモードデータ出力に対して
連続したＢモード（ＦＦＴモード）データ出力を得るこ
とができ、前記１乃至３のようなパラメータの変化が可
能となる。

５．間引き走査と併用する方法（第５の変形例）定間隔で間引き走査を行う場合各ラスタ間の時相差が大
きくなるので、画像に結ぎ目が生じてしまう。例えば第
１０図（ａ）のように定間隔の間引き走査を行うと第１
０図（ｂ）のように、DADDR１５と１６の時相差による
結ぎ目が大きく目立ってしまう。

このような弊害を避けるため第１１図（ａ），（ｂ）の
ように２段間引き走査を行うようにする。これによって
セクタの中心から走査が行われるため時相差の影響を受
けることがなくなるので結ぎ目は目立たなくなる。

６．並列同時受信走査と併用する方法（第６の変形例）複数の受信系を設け又は時分割方式によって並列同時受
信を行いこれとの組合せによって走査を行う。第１２図
（ａ），（ｂ）は通常の２ｃｈ並列同時走査を行う場合
の走査方法及びタイミングチャートを示し、第１３図
（ａ），（ｂ）は本実施例の２ｃｈ並列同時走査を行う
走査方法及びタイミングチャートを示している。

このような並列同時走査を行うことによって方位分解能
を向上でき、またフレーム周期を短くすることができ
る。

以上のように本実施例装置を用いて微少走査を行う各種
の方法を示したが、これによって方位方向の分解能を向
上できるので画質を改善することができる。またフレー
ム同期を短くすることによりリアルタイム性を向上する
ことができる。

本実施例では特定のデータ数及びラスタ数について示し
たが、これらは一例を示したものであり任意の選択が可
能である。

また微少間隔は走査制御系を調整することにより目的，
用途等に応じて任意に設定することができる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、一画像を構成するラ
スタ方向の血流データの数が十分得られるため、見掛上
の方位方向の分解能を向上することができ、またリアル
タイム性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図、第２図（ａ），（ｂ）乃至第１３図
（ａ），（ｂ）は本実施例装置を用いた各変形例に基づ
いたラスタ走査方法の説明図及びこれによって得られる
入出力データのタイミングチャート、第１４図（ａ），
（ｂ）は本発明の基本原理を示すラスタ走査方法の説明
図及びタイミングチャート、第１５図（ａ），（ｂ）は
従来のラスタ走査方法の説明図、及びタイミングチャー
ト、第１６図は血流情報を得るためのセクタ走査の説
明、第１７図は従来装置のＣＦＭユニットを示すブロッ
ク図、第１８図はＣＦＭユニットによる演算動作の説明
図である。１…プローブ、２…ＣＦＭ（カラ-・フロ-・マッピング）ユニット、３…位相検波器、４，６…ＬＢ（ライン・バッファ）、５…ＣＦＭ演算器、８…走査アドレス発生器、１２…ラスタアドレス発生器、１３…ＣＰＵ（中央処理装置）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定間隔で順次異なる各ラスタ方向に超音
波を送受波して各ラスタ方向のエコーデータを得る超音
波送受波手段と、得られたエコーデータを取り込んで、所定数の隣り合う
ラスタ方向のエコーデータに基づいて１ラスタ方向の血
流データを演算する演算手段と、前記１ラスタ方向の血流データを得るためのエコーデー
タの組合せを順次１ラスタずつずらし、前記演算手段が
連続して各ラスタ方向の血流データを演算するよう制御
する制御手段と、を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】前記超音波送受波手段は、並列同時受信に
より前記各エコーデータを得ることを特徴とする請求項
１記載の超音波診断装置。