JPH0712357B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH0712357B2
JPH0712357B2 JP63250419A JP25041988A JPH0712357B2 JP H0712357 B2 JPH0712357 B2 JP H0712357B2 JP 63250419 A JP63250419 A JP 63250419A JP 25041988 A JP25041988 A JP 25041988A JP H0712357 B2 JPH0712357 B2 JP H0712357B2
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frequency
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弘己 前川
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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、超音波のドプ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ップラ効果を利
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、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ップラ
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、これを以下詳細に説明する。すな
わち、超音波ドップラ法は、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ッ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、その反射波エコーの位相変化より、ドップラ
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はドプラ像(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(高速フーリェ変換)法が用いられる。こ
のFFT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
おで、超音波パルスの繰返し周波数,D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
ーンの見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(c)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,D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
ターンの形成要素の縦横比の変化により血流パターンの
見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,M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、被検体に向けて超音波を送波して得られた前
記被検体からの反射成分に、ウィンドウ関数に基づくウ
ィンドウ処理を行った後、FFT演算を行うことにより被
検体内血流成分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、設定された超音波パルスの繰返し周
波数、表示フォーマット及びスクロールスピードに基づ
いて、前記血流パターンの形成要素の縦横比をほぼ一定
に保つようにウィンドウ処理のウィンドウ関数及びFFT
演算のデータ数を変化させる制御手段を具備することを
特徴とするものである。
(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BPF
(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ADC7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11,及びパ
ワー計算部12を有して成る。前記ADC7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FFT演算部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ディスプ
レイ15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ディスプレイ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,D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。
次に上記構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ブ1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AD
C7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演算処理が実行され、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ディスプレイ15に取込まれ、このディスプ
レイ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t0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Tr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,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,周波数のボケが挙げられる。最高
検出周波数は、ナイキストの定理から、 となり、最低検出周波数は、FFTのデータ数から、 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Trに対する要素数で決定
され、縦軸の見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,D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
ディスプレイ15上の血流パターン形成要素の縦横比を2:
1(4pix: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(すなわち8sec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(4pi
x:1pix)となり、血流パターンの見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FFT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(2pix:1pix)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よい。
[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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体に向けて超音波を送波して得られた
    前記被検体からの反射成分に、ウィンドウ関数に基づく
    ウィンドウ処理を行った後、FFT演算を行うことにより
    被検体内血流成分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、設定された超音波パルスの繰返し
    周波数、表示フォーマット及びスクロールスピードに基
    づいて、前記血流パターンの形成要素の縦横比をほぼ一
    定に保つようにウィンドウ処理のウィンドウ関数及びFF
    T演算のデータ数を変化させる制御手段を具備すること
    を特徴とする超音波診断装置。
JP63250419A 1988-10-04 1988-10-04 超音波診断装置 Expired - Lifetime JPH0712357B2 (ja)

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JPH0298343A JPH0298343A (ja) 1990-04-10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6131136A (ja) * 1984-07-25 1986-02-13 富士通株式会社 超音波診断装置における記録計制御方式
JPS6164236A (ja) * 1984-09-05 1986-04-02 富士通株式会社 超音波診断装置

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