JPH0728865B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、超音波診断装置に係り、特に、生体内運動部
分の平均速度、速度分散、反射強度の測定演算を行な
い、その演算結果をもとに生体内運動部分速度分布表示
を行なう際に、表示内容を補正する技術に適用して有効
な技術に関するものである。

〔背景技術〕

従来の超音波ドップラ効果を用いて、生体内運動部分の
速度分布像を表示する超音波診断装置において、その表
示されるドップラ血流像をカラーで表示するものがある
が、これは、実際の血流方向の血流速度をカラーで示し
たものではない。すなわち、第13図に示すように、血流
と超音波パルスビームb₁乃至b₉が交わる計測点における
血流の速度は、超音波パルスビームの血流への入射角θ
₁乃至θ₉に依存した速度でしかなく、このため、ビーム
方向の差異が表示されるドップラ血流像の色相に影響す
る。このために、誤診のおそれがあるという問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、生体内運動部分の速度分布を表示する
超音波装置において、計測されている血流速度情報を任
意に設定したベクトル方向の値に補正した血流速度分布
像を得ることができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の技術及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔発明の概要〕

上述した目的を達成するために、本願発明による超音波
診断装置は、基本的には、超音波パルスビームを一定の
繰返し周期で生体内に送波しその反射波を受波して超音
波像を表示する手段と、該生体内の運動部分によりドッ
プラ偏移を受けた反射波の周波数を検出して生体内運動
部分の２次元運動速度分布像（以下、ドップラ血流像と
いう。）を表示する手段とを備えた超音波診断装置にお
いて、前記手段によって表示されたドップラ血流像の表
示画面に任意のベクトル集合を設定する手段と、この手
段によって設定された各々のベクトルの基点において計
測された速度分布情報をベクトル方向の値に補正する手
段と、この補正された値に対応するカラー表示情報に変
換されたドップラ血流像を再表示する手段を設けたこと
を特徴とするものである。

このように構成した超音波診断装置は、表示されたドッ
プラ血流像の表示画面に任意のベクトル集合を設定する
ことによって、それぞれのベクトルの基点において計測
されていた速度分布情報を該ベクトルの方向の値に補正
されることになる。

ドップラ血流像はその血流の部分が明瞭に表示されてい
ることから、この血流の部分の任意の位置において順次
ベクトルを設定していくことは極めて容易となり、ま
た、その設定も確実に行うことができる効果を有する。

そして、このように補正された値に対応するカラー表示
情報に変換されたドップラ血流像を表示しなおすことに
よって、関心部位となる特定の血管をその色相を変化さ
せることなくカラー表示させることができる。

したがって、従来のドップラ血流像において、超音波パ
ルスビーム方向の運動速度分布をカラー表示情報に変換
させていることによる色相の相異が発生してしまうのを
防止することができるようになる。

〔発明の構成〕

以下、本発明の構成について、本発明を超音波パルスド
ップラ法により生体内の運動部分の情報を得るようにし
た超音波診断装置に適用した一実施例とともに図面を用
いて説明する。なお、実施例を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。

まず、本実施例の超音波診断装置用ドップラ血流像表示
方法の原理を第１図乃至第６図を用いて説明する。

超音波診断装置用ドップラ血流像表示方法の原理は、第
２図及び第３図に示したような血流の実際に流れる方向
に対する血流速度分布像を得るために、血流方向を与え
るベクトルを設定し、この設定された各々のベクトルの
基点におけて計測された速度分布情報を、血流と超音波
パルスビームが交わる計測点の超音波パルスビームの血
流への入射角に依存した速度データで、ベクトル方向の
値に補正するようにしたものである。

このため、第４図に示すように、フリーズ時のドップラ
血流画像中の任意の点に、従来の一次元ドップラ装置に
用いられている矢印を利用して血流方向を与えるベクト
ルを設定したり、さらに、この設定できるベクトルの数
を多数にすることにより、第１図のような血管内の血流
分布が任意の血流方向に対して得られるようにしたもの
である。

また、前記の場合は、ベクトルの基点における血流速度
のベクトル成分の補正についてであったが、さらに、こ
のベクトルの近傍で、例えば、第５図に示すように、ベ
クトルと超音波パルスビームラインUSLとの交点上の計
測点及びこの各々の計測点の前後数計測点に対する補正
を行なうことにより、血管幅を考慮した補正も可能とな
るようにしたものである。

さらに、前記の方法では、第１図に示すように、ベクト
ル列で表わしたが、第６図のように、曲線で補正方向を
与え、この曲線と各超音波パルスビームラインUSLの交
点各を接続するベクトルにより、曲線による補正方向指
示も可能としたものである。

〔実施例〕

第７図乃至第10図は、本実施例の超音波診断装置用ドッ
プラ血流像表示方法を説明するための図であり、第７図
は、そのドップラ血流像表示方法を実施する装置の概略
構成を示すブロック図、第８図乃至第10図は、このドッ
プラ血流像表示方法を説明すための表示画像を示す説明
図である。

第７図において、１は超音波探触子、200は二次元ドッ
プラ装置であり、処理部200Aと表示部200Bとからなって
いる。20は画像記憶装置であり、画面１フレーム分の速
度データを記憶するためのものである。60は表示補正演
算処理装置であり、式の補正を行なうためのものであ
る。300は前記各装置を制御するための制御装置であ
る。

本実施例の超音波診断装置用ドップラ血流像表示方法
は、第７図において、ドップラ血流像画面の表示をフリ
ーズした後に、画像記憶装置20に記憶された速度分布情
報をもとに、フリーズしたドップラ血流像に任意のベク
トル集合を与えることにより、これらのベクトルとの交
点の速度分布情報をベクトル方向の値に補正する方法で
ある。

すなわち、第８図に示すように、任意の超音波パルスビ
ームラインUSL上の血流速度は、一般に、血流速度を
ｖ、入射角度をθとした時のドップラ偏移周波数fdによ
り、生体内での超音波の音速ｃが、血流速度ｖより十分
に大きいことを考慮して、近似的に次式（１）で表わせ
る。

しかし、２次元ドップラ装置200で得られる速度情報
は、血流の場合、血流に対する超音波パルスビームライ
ンUSLの入射角を無視して求めているため、式（２）に
示したcosθによる補正をしていない。すなわち、第４
図のように、超音波パルスビームラインUSL方向に血流
が流れているものとみなし、速度計測を行なって、実際
の血流速度の超音波パルスビームラインUSL方向の成分
のみの速度ｖを得ている。

そこで、第８図及び第９図に示すように、実際の血流方
向を与えるベクトルを設定することにより、実際の速度
を求める。このため、第10図に示すように、実際の血流
方向を与えるベクトルと超音波パルスビームラインUSL
から、各々角度α，βを求める。なお、角度αは超音波
診断装置固有のものであり、超音波パルスビームライン
USLのアドレスごとに決まっているものであるので、超
音波パルスビームラインUSLのアドレスがわかれば求ま
る。また、角度βは後述する血流パターン位置指定装置
により、例えば、トラックボード、ジョイスティック、
ライトペン等の設定状態から分かる。

また、角度a,βは、ドップラ血流像の中心を補正用基準
線Ｌとし、これに対する角度である。

このようにすると、超音波パルスビームラインUSLの血
流への入射角の値は、180−（α＋β）の式から求めら
れ、前記式（１）、式（２）による補正ができる。

次に、本実施例のドップラ血流像表示方法の実施につい
て説明する。

第11図は、本実施例のドップラ血流像表示方法を実施す
る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図、第12
図は、第11図の本実施例のドップラ血流像表示方法の主
要部を実施する部分の構成を示すブロック図である。

第11図において、安定な高周波信号を発生する水晶発振
器10の出力は、同期回路11に供給され、同期回路11によ
り所望周波数の各種出力が得られる。これらの出力信号
は、超音波送波繰り返し信号、複素変換のためのTV同期
信号及び装置各部の同期作用を行なうクロック信号を含
む。

前記送波繰り返し信号は、送波回路３及び切換回路２を
介して超音波探触子１に供給され、超音波探触子１を励
振し、超音波パルスビームが被検体内に送信されるよう
になっている。

被検体からの反射波は、受波増幅器4Aにより高周波増幅
され、検波回路50により復調された後、アナログ・デジ
タル・コンバータ（以下、A/Dコンバータという）14′
によりデジタル信号に変換され、エンコーダ19′により
復調信号に対応する大きさの信号を作成し、２チャンネ
ルレベル差補正回路55によってゲインレベル差を補正し
て、画像メモリ20′に記憶され、通常のＢモードあるい
はＭモードの表示信号として表示部に供給されるように
なっている。

また、前記高周波増幅された反射波は、混合器６で複素
変換のための参照波信号により復調される。また、血流
方向指示のため、前記参照波を移相器12を用いて90°位
相をずらし、前記増幅された受波信号は、混合器７によ
り復調される。

生体内運動情報を有するドップラ信号成分のうち、血流
によりドップラ偏移を受けた反射信号成分のみを抽出
し、生体内固定部分及び心臓の壁のような血流に比較し
て運動速度が遅い部分からの反射信号成分を除去する複
素信号キャンセラ15を設ける。この複素信号キャンセラ
15は２チャンネルのものを用いる。

ドップラ偏移を受けた複素信号中の複素信号キャンセラ
15で抽出された血流信号成分により、生体内運動部分の
運動速度を演算する運動速度演算回路として、生体内運
動部分からの反射波の反射強度を演算する反射強度演算
器16と、平均ドップラ偏移周波数、すなわち、超音波パ
ルスビームと血流方向に依存する血流の相対速度を演算
する平均速度演算器17と、その相対速度分散を演算する
速度分散演算器18を用いる。この演算方法及び、演算結
果より、生体内のドップラ血流像を構成する方法につい
ては特願昭59−255919号の明細書及び図面に詳しく記載
されている。前述の演算結果を用いて表示装置上に表示
するために、エンコーダ19を用い、前記演算結果に対応
する大きさの信号を作成するようになっている。

エンコーダ19により出力されたドップラ血流像信号を、
画像記憶装置20に書き込むために、ドップラ血流像書き
込みアドレス発生回路75によりアドレスを発生し、アド
レス切換回路74をドップラ血流像書き込み側に切換え、
前記アドレスにより画像記憶装置20をアクセスし、順次
ドップラ血流像のデータが画像記憶装置20に記憶される
ようになっている。

ここで、画像記憶装置20は、読み書き自由なメモリ（RA
M:Random Access Memory）によって構成され、反射強度
画像メモリ20a、平均速度画像メモリ20b、速度分散画像
メモリ20cからなっている。

また、表示補正演算処理装置60は、演算処理部（以下、
CPUという）60a、RAM60c、ROM（Read Only Memory）60b
で構成されており、血流の実際に流れる方向に対する速
度分布像を得るために、血流方向を与えるベクトル集合
を読みとり、前記反射強度画像メモリ20a、平均速度画
像メモリ20b、速度分散画像メモリ20cに記憶した各計測
点の速度分布からデータを補正し、各点のベクトル方向
の速度に補正するためのものである。前記ROM60bには、
補正のためのソフトウェアが格納されている。

表示補正演算処理は、まず、表示補正演算処理装置60に
より、超音波パルスビームラインUSLの補正用基準線Ｌ
に対する角度αを求める。次に、平均速度画像メモリ20
bから、各々のベクトルの基点に対応した速度情報を読
み出し、前記求められた角度α、角度βより入射角θを
求め、式（１）及び式（２）の速度データ補正を行な
い、これを平均速度画像メモリ20bに再格納することに
より、ベクトル方向の速度に補正した値を表示する。

次に、Ｂモード又はＭモードのドップラ血流像及び通常
のUS像を表示装置24上に表示する方法について述べる。

ドップラ血流像信号読み出しアドレス発生回路78及び、
ドップラ血流像信号書き込みアドレス発生回路75によ
り、画像記憶装置20に記憶されていたドップラ血流像信
号は、ドップラ血流像構成回路93を介し、表示用メモリ
21に転送される。

さらに、アドレス発生回路21′及び、血流パターン書き
込みアドレス発生回路96により、画像メモリ回路に記憶
されていた血流パターン像信号は、表示用メモリ21に転
送される。

表示用メモリ21に記憶されたデータは、表示読み出しア
ドレス発生回路97、アドレス切換え回路98を介して読み
出され、デジタル・アナログ・コンバータ（以下、D/A
という）22により、輝度変調信号に変換され、TV同期回
路100からのTV同期信号に同期して、切換回路23を通し
て、ドップラ血流像が表示装置24に表示される。

一方、前記画像メモリ20′に記憶された超音波断層像デ
ータは、アドレス発生回路21′により読み出され、D/A
コンバータ22′によりアナログ信号の輝度変調信号に変
換され、切換回路52を介して超音波断層像が表示装置24
に表示される。

前記血流パターン位置指定装置76は、ドップラ血流像に
おいて、超音波ビームライン等を用いて表示領域を２分
したり、任意数のベクトル集合を設定する装置であり、
例えば、ジョイスティック、トラックボール、ライトペ
ン等を使用したものである。

また、本実施例において、エンコーダ19としてカラーエ
ンコーダを用いて、反射強度、平均速度、速度分散の演
算結果に応じた大きさの信号で、赤色（Ｒ）、緑色
（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色に分解し、表示装置24のブ
ラウン管としてカラーブラン管を用いて速度を色彩表示
する。この表示手段については、特願昭59−236199号の
明細書及び図面に詳しく記載されている。

以上の説明からわかるように、本実施例によれば、次の
ような効果を得ることができる。

（１）血流方向を与えるベクトルの集合を設定し、これ
をもとに、画像記憶装置20に記憶した速度分布情報に、
血流と超音波パルスビームが交わる計測点の超音波パル
スビームの血流の入射角に依存した速度データの補正を
行なうことにより、実際の血流方向の速度分布像を得ら
れることができる。

（２）前記（１）により補正を行なった場合に、従来の
表示方法では、一定速度の血流が超音波パルスビーム角
による色の濃淡や色系統の差異を持つ画像になるのに対
して、同一濃度、同一系統色で表わせるため、実際の生
体内速度分布像などの整理した診断情報を提供すること
ができる。

（３）前記（２）により、誤診のおそれを低減すること
ができる。

以上、本発明を実施例にもとずいて具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変形し得ること
は勿論である。

例えば、前記実施例においては、超音波の反射波の受波
方式として、並列受波方式を用いることにより、フレー
ムレートが多く、ちらつきの少ないドップラ血流像を得
るようにすることも可能である。これにより、血流パタ
ーンの表示像の情報量を多くすることができる。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば、血流方向を与え
るベクトルの集合を設定し、これをもとにして速度分布
情報に、血流と超音波パルスビームが交わる計測点の超
音波パルスビームの血流の入射角に依存した速度データ
の補正を行なうことにより、実際の血流方向の速度分布
像を得られることができるので、実際の生体内速度分布
像などの整理した診断情報を提供することができる。

これにより、誤診のおそれを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本発明を超音波パルスドップラ法
により生体内の情報を得るようにした超音波診断装置に
適用した実施例のドップラ血流像表示方法の原理を説明
するための血流像表示画像を示す説明図、 第７図乃至第10図は、本実施例の超音波診断装置用ドッ
プラ血流像表示方法を説明するための図であり、 第７図は、そのドップラ血流像表示方法を実施するため
の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図、 第８図乃至第10図は、このドップラ血流像表示方法を説
明するための表示画像を示す説明図、 第11図は、本実施例のドップラ血流像表示方法を実施す
る超音波診断装置の詳細な構成を示すブロック図、 第12図は、第11図の超音波診断装置の本実施例のドップ
ラ血流像表示方法の主要部を実施する部分の構成を示す
ブロック図、 第13図は、従来のドップラ血流像表示方法の問題点を説
明するための説明図である。 図中、１……超音波探触子、20……画像記憶装置、60…
…表示補正演算装置、200……二次元ドップラ装置、300
……制御装置である。

フロントページの続き (72)発明者 岸本 真治 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社日 立メデイコ大阪工場内 (72)発明者 玉野 聡 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社日 立メデイコ大阪工場内 (56)参考文献 特開 昭56−112226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−89854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−54941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−20820（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−73338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−112852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−188433（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波パルスビームを一定の繰返し周期で
   生体内に送波しその反射波を受波して超音波像を表示す
   る手段と、該生体内の運動部分によりドップラ偏移を受
   けた反射波の周波数を検出して生体内運動部分の２次元
   運動速度分布像（以下、ドップラ血流像という。）を表
   示する手段とを備えた超音波診断装置において、 前記手段によって表示されたドップラ血流像の表示画面
   に任意のベクトル集合を設定する手段と、この手段によ
   って設定された各々のベクトルの基点において計測され
   た速度分布情報をベクトル方向の値に補正する手段と、
   この補正された値に対応するカラー表示情報に変換され
   たドップラ血流像を再表示する手段を設けたことを特徴
   とする超音波診断装置。