JPH0741039B2 - カラー超音波診断装置 - Google Patents

カラー超音波診断装置

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JPH0741039B2
JPH0741039B2 JP63245712A JP24571288A JPH0741039B2 JP H0741039 B2 JPH0741039 B2 JP H0741039B2 JP 63245712 A JP63245712 A JP 63245712A JP 24571288 A JP24571288 A JP 24571288A JP H0741039 B2 JPH0741039 B2 JP H0741039B2
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color
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blood flow
max
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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の血流
情報をカラー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
から超音波パルスを送波すると、この送信パルスの中心
周波数fcは移動している血流内の血球によってドプラ偏
移を受けて周波数fdだけ変化して、fd+fc=fの超音波
パルスとして同一プローブで受波される。このときドプ
ラ偏移周波数fdは血流速度vが反映された次式のように
示される。
ここで、 v:血流速度、 θ:超音波パルスと血流とのなす角度、 C:音速。
従ってドプラ偏移周波数fdを検出することにより血流速
度vを検出することができる。
このようにして得られた血流速度vを2次元画像として
表示するためには次のような方法で行われる。先ず第6
図のようにプローブ1から被検体に対してA,B,C,…方向
に順次超音波パルスを送波してセクタスキャンを行うに
あたり、第7図の構成の超音波診断装置によって、その
超音波パルスのスキャン制御が行われる。
最初にA方向に超音波パルスが送波されると、被検体内
の血流でドプラ偏移されて反射されてきたエコー信号は
同一プローブ1によって受波され、電気信号に変換され
て受信回路2に送られる。次に位相検波回路3によって
ドプラ偏移信号が検出され、このドプラ偏移信号は超音
波パルスの方向に設けられた例えば256個のサンプル点
(SP)ごとにとらえられる。各サンプル点でとらえられ
たドプラ偏移信号は周波数分析器4で周波数分析され、
分析結果がA/D変換されてDSC(デジタル・スキャン・コ
ンバータ)に送られた後、表示部6にA方向の血流像が
2次元画像としてリアルタイムで表示される。以下B,C,
…の各方向に対しても同様な動作が繰返されて、各スキ
ャン方向に対応した血流像が表示されることになる。
またこのようなドプラ信号を基に、CFM(カラーフロー
マッピング)ユニットによって血流速度vの平均流速
,パワーP,分散値σ等を演算し、カラーでそれらの
諸量をリアルタイムで2次元表示するようにしたカラー
超音波診断装置が知られている。このような装置で前記
平均流速は特に診断情報として重要であり、ドプラ信
号をAC(自己相関)法、FFT(高速フーリエ変換)法等
によって周波数分析を行ってスペクトラム表示すること
が行われている。第8図はこのようにして表示されたパ
ワースペクトラムを示すもので、検出されたドプラ信号
には血流信号SAの他にこれに比べ10乃至100倍のパワー
を有するクラッタ信号SBが含まれている。このクラッタ
信号SBは血流の移動に比較して動きの遅い臓器から生じ
低周波成分から成っている血流検出には不要な反射信号
である。このような不要なクラッタ信号を除去するため
に、従来よりMTIフィルタが用いられている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、MTIフィルタを用いても完全にはクラッ
タ成分を除去しきれないことから、従来のカラー超音波
診断装置では、特に循環器系の診断を行う場合は心臓の
壁等のように動きの遅い部位から発生する低周波成分が
ドプラ信号の中に含まれてしまうので、平均流速はク
ラッタ信号の影響を受けて低周波数側に寄ってしまい、
血流の検出効率が低下してしまうという問題点があっ
た。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
血流の検出を容易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) 上記目的を解決するために本発明は、被検体に対して超
音波パルスの送受を行いドプラ効果を利用して得られた
ドプラ信号を基に血流情報をカラーで表示するカラー超
音波診断装置において、前記ドプラ信号に基づき血流速
度の平均流速及び血流速度の分散値σを演算して求
める演算手段と、前記演算手段にて得られた平均流速
及び分散値σを記録し画像データを構成するDSC部
と、前記DSC部から出力された平均流速及び分散値σ
が入力され、 に可変係数を掛けてなる値を平均流速に加算して得ら
れた値に基づきカラー階調のカラー画像信号に変換して
出力する手段と、前記カラー画像信号を表示する表示手
段とを備えたことを特徴とするものである。
(作用) カラーフローマッピング部から出力された平均流速及
び分散値σを各々例えばRGB変換テーブルに入力して
両者を加えることによりv max表示を行って、カラー階
調表示を行う。によってR(レッド),B(ブルー)の
階調表示を行うと共に、σによってG(グリーン)の
階調表示を行う。この場合及びσの値に応じてv ma
xを計算するアルゴリズムを変えるようにする。これに
よって血流の判別が容易となるので血流の検出効率を上
げることができる。
(実施例) 以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
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、超音波プローブ1は発振器7から送受信
回路8を介して印加された繰返し信号frに基に被検体に
対して超音波パルスを送波し、ドプラ信号を含んだエコ
ー信号を同一プローブ1で受波して送受信回路8に加え
る。送受信回路8では送信時の各振動子ごとの遅延デー
タを受信時それと逆関係となるように補正して整相加算
した後、エコー信号を再生演算部9に入力する。再生演
算部9はB/W(白黒)エコーデータライン9Aとカラーエ
コーデータライン9Bとに2分岐されている。B/Wエコー
データライン9Aに加えられたエコー信号は振幅検波器10
で包絡線検波された後、白黒DSC部11に加えられてエコ
ーの反射強度が記録された後アテネータ12に送られる。
一方、カラーエコーデータライン9Bに加えられたエコー
信号は位相検波器13で位相検波され、この検波出力はCF
M演算部14に加えられ、この演算出力はカラーDSC部15に
加えられ、更にこのDSC出力はRGB変換部16に出力され
る。
第2図は以上のような各構成部を含むカラーエコーデー
タライン9Bの詳細を示すものである。エコー信号は血流
の順流及び逆流を検出するために2チャンネルで各々ミ
キサ17a,17bに加えられる。各ミキサ17a,17bにはまた発
振器7からの基準信号fr及びこれが移相器25によって90
゜位相が異ならされた信号が各々加えられて掛算が行わ
れる。エコー信号の中からドプラ偏移信号fdと(2fo+f
d)信号が検出され、この検波出力は各々CFM演算部14の
LPF(ローパスフィルタ)18a,18bに加えられる。これに
より各LPF18a,18bには前記信号が入力され、これらによ
って高周波成分(2fo+fd)が除去されてドプラ偏移信
号fdのみが得られ、血流像のための位相検波出力信号と
なる。
位相検波出力信号はA/D変換器19a,19bに加えられてデジ
タル信号に変換された後、MTI(ムービング・ターゲッ
ト・インデケータ)20a,20bに加えられる。これにより
前記検波出力信号に含まれている血流情報以外の心臓の
壁等のような動きの遅い部位からの不要な反射信号(ク
ラッタ信号)がほぼ除去される。MTIフィルタ20a,20bの
出力信号は自己相関器21に加えられる。この自己相関器
21は周波数分析を行うためのもので、2次元の多点の周
波数分析を行う必要性から用いられている。これら周波
数分析結果は各々平均速度演算部22,分散演算部23,パワ
ー演算部24に出力される。平均速度演算部22は平均速度
の演算を行い、分散演算部23は分散値σの演算を行
い、パワー演算部24はパワーPの演算を行う。
これらCFM演算部14から出力された,σ2,Pの各データ
はカラーDSC部15に加えられて記録されることにより、
カラー画像データが構成される。
カラーDSC部15の出力はRGB変換部16へ加えられてR,G,B
の各信号が作られる。第3図はこのRGB変換部16の詳細
を示すもので、RGB変換テーブルを有する従来用いられ
ているRGB変換部16Bの前段にv max変換部16Aが接続され
る。v max変換部16Aは後述の表に示すようなアルゴリズ
ムに基きv maxを計算する機能を有し、前記カラーDSC部
15から加えられた平均流速及び分散値σに基き計算
を行って得られたv maxをRGB変換部16Bに出力する。ま
た、v max変換部16AにはRGB変換モード選択信号が加え
られる。によってR(レッド),B(ブルー)の階調表
示が行われると共に、σによってG(グリーン)の階
調表示が行われる。
なお、σは標準偏差値を示しており、分散値σの平方
根で求められる。
のとる範囲を−0.5≦≦0.5、 σのとる範囲を0≦σ≦1、に設定したとすると、
前記表中のσtrueは、 で示される。
ここではfd/drに相当している。
また、A:係数(0≦A≦1) となる。
なお、係数Aは前記v max変換部16AのRGB変換モード選
択信号の入力と同様に行うことができ、このAを可変す
ることによりv maxの効き具合を変化させることがで
き、1に近づく程v maxの可変量を大きくすることがで
きる。また0にしたときは従来の平均速度表示と同じに
なる。
ここで−σ,+σの決め方に関して、,σ2,Pの
各データをRGB信号に変換する一例を第4図(a),
(b)に示す。従来のCFM装置の一般的な表示法で行わ
れているように、データとR,B階調データが各々第4
図(a),(b)の太線のように対応している場合で示
している。横軸は入力信号に対応したを示している
が、このの代りにv maxを対応させるように前記RGB変
換部16を機能させることにより実現することができる。
これはRGB変換部16のROM(リードオンリメモリ)の内容
を変化させるだけで、容易に対応させることができ基本
的にハードウエアは変化しない。
ここで及びσの計算方法についての一例を式で示
す。
直交検波後(HPF通過後)20a,20bの1/fr周期のN個の複
素時系列信号(t)を (t)=ΣAi・exp(jωi・t+jφi) (∴t=1,2,…,N) Ai:は角周波数ωi成分の振幅 φi:は角周波数ωi成分の位相 とすると、自己相関法及びFFT法での,σ2,Pは以下の
ようになる。
(1) 自己相関法の場合 ここで、自己相関器21の出力Re,Imは となり、自己相関による擬似0次,1次,2次モーメントQ
0,Q1,Q2は、 (2) FFT法の場合、 フーリエ変換後、角周波数ωi成分のパワースペクトラ
ムPiは、Pi=Ai2となる。
ここで、0次,1次,2次モーメントP0,P1,P2は、 RGB変換部16から出力されたR,G,B信号は、前記アテネー
タ12から出力されたR,G,B信号と共に合成器26によって
合成されて最終的なRGB信号とされた後、D/A変換器27に
よってアナログ信号に変換されカラーモニタ28に表示さ
れる。
次に本実施例の作用を説明する。
超音波プローブ1から被検体に対して超音波パルスの送
波が行われ、ドプラ偏移信号を含んだエコー信号が同一
プローブ1で受波された後再生演算部9に加えられる。
エコー信号はB/Wエコーデータライン9A及びカラーエコ
ーデータライン9Bに二分岐され、B/Wエコーデータライ
ン9Aで振幅検波が行われると共にカラーエコーデータラ
イン9Bで位相検波が行われてドプラ偏移信号が検出され
る。すなわちカラーエコーデータライン9Bではミキサ17
a,17bによる掛算が行われた後、この結果がCFM演算部14
のLPF18a,18bに加えられることによりドプラ偏移信号fd
のみが位相検波出力信号として検出される。この検波出
力はデジタル信号に変換された後、MTIフィルタ20a,20b
によって不要な反射信号が除去され、更に自己相関器21
によって周波数分析が行われる。この周波数分析の結果
は平均速度演算部22によって平均速度演算が行われ、
また分散演算部23によって分散値σの演算が行われ、
更にパワー演算部24によってパワーPの演算が行われ
る。
これら,σ2,Pの各データはカラーDSC部15によって標
準方式のカラーモニタ表示可能なように変換処理された
後、,σは各々RGB変換部16に加えられる。このRGB
変換部16ではv max変換部16Aに,σが加えられるこ
とによりv maxが前記表に示したようなアルゴリズムに
基いて計算され、このv maxがRGB変換部16Bに加えられ
ることにより、この変換テーブルによってR,G,B信号が
作られる。このような場合RGB変換部16のv max変換部16
Aに加えられるとσとに基づき求められる演算処理
値によってR(レッド),B(ブルー)の階調表示が行わ
れると共に、σによってG(グリーン)の階調表示が
行われる。
第5図はこのようにして得られたv max表示の概念を示
すパワースペクトルを示すもので、v maxは+σ(分
散値σの平方根)で示される。
このような本実施例によれば、前述したようにDSC15か
ら出力される平均流速及び分散値σが入力され に可変係数Aを掛けてなる値を平均流速に加算した値
に基づきv maxを求めるv max変換部16A、及びこの可変
可能なv maxに基づきカラー階調のカラー画像信号を変
換して出力するRGB変換部16BをDSC15の後段に設けてい
るので、係数Aを変更してv maxを可変させることによ
り、従来をような値に基づくRGB変換だけでなく可変
のv max値に基づくRGB変換を行うことが可能となるの
で、従来のようにクラッタ信号による低周波成分の影響
を気にせず血流表示を行うことが可能となり、血流の検
出効率を向上させることができる。
また、このような本実施例の構成によれば、例えばDSC1
5に書き込まれる画像データが書き換えられずに固定さ
れた状態となる静止画表示の場合においても、DSC15の
後段に、可変のv max値を求めるv max変換部16A、及び
このv max値に基づきRGB変換を行うRGB変換部16Bを備え
ていることから、DSC15の画像データを変更することな
く静止画表示のままで血流表示画像を画像から任意の
v max画像に変更することができる。
本文実施例では周波数分析を自己相関法で行う例で示し
たが、高速フーリェ変換法で行う場合も有効であり同様
な効果を得ることができる。またこれによって簡単な構
成によって装置を実現することが可能となる。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、DSC部から出力さ
れる平均流速及び分散値σが入力され、 に可変係数を掛けてなる値を平均流速に加算して得ら
れた値に基づきカラー階調のカラー画像信号に変換して
出力する手段をDSC部の後段に設けているので、係数を
可変させることにより従来のような値に基づくカラー
変換だけでなく可変の演算処理値に基づくカラー変換を
行うことができるようになる。したがって、従来のよう
にクラッタ信号による低周波成分の影響を気にせず血流
表示を行うことが可能となり、血流の検出効率を向上さ
せることができるようになる。
【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図は第1図の主要部の構成を示すブロ
ック図、第3図は第2図の主要部の構成を示すブロック
図、第4図(a),(b)は本実施例の作用を説明する
特性図、第5図は本実施例の作用を説明するパワースペ
クトラム、第6図及び第7図は従来例を示すセクタ走査
パターン図及びブロック図、第8図は従来の問題点を説
明するパワースペクトラムである。 1……超音波プローブ、9……再生演算部、 9A……B/W(白黒)エコーデータライン、 9B……カラーエコーデータライン、 13……位相検波器、 14……CFM(カラーフローマッピング)演算部、 16……RGB変換部、16A……v max変換部、 21……自己相関器、22……平均速度演算部、 23……分散演算部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検体に対して超音波パルスの送受を行い
    ドプラ効果を利用して得られたドプラ信号を基に血流情
    報をカラーで表示するカラー超音波診断装置において、 前記ドプラ信号に基づき血流速度の平均流速及び血流
    速度の分散値σを演算して求める演算手段と、 前記演算手段にて得られた平均流速及び分散値σ
    記録し画像データを構成するDSC部と、 前記DSC部から出力された平均流速及び分散値σ
    入力され、 に可変係数を掛けてなる値を平均流速に加算して得ら
    れた値に基づきカラー階調のカラー画像信号に変換して
    出力する手段と、 前記カラー画像信号を表示する表示手段とを備えたこと
    を特徴とするカラー超音波診断装置。
JP63245712A 1988-09-29 1988-09-29 カラー超音波診断装置 Expired - Lifetime JPH0741039B2 (ja)

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JPH0292347A JPH0292347A (ja) 1990-04-03
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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