JPH07503551A - 時間領域で適応可能な障壁フィルタを用いたカラー・フロー作像システム - 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】 時間領域で適応可能な障壁フィルタを用いたカラー・フロー作像システム 発明の背景 本発明は、音響作像に関し、特に、超音波信号のドツプラ・シフトに基づいたカ ラー・フロー画像の発生に関する。

超音波のような振動エネルギを用いて物体の像を作成することのできる多数のモ ードがある。超音波送信器を物体の一方の側に配置し、物体を透過した音波を反 対側に配置されている超音波受信器で受け取る（「送信モード」）。

この送信モードの方法では、画素の各々の輝度が受信器に達する超音波の振幅の 関数である（「減衰」モード）か、又は画素の各々の輝度が音波が受信器に到達 するのに要した時間の関数である（「飛行時間」又は「音速」モード）ような像 を発生することができる。この代わりに、送信器と同じ物体の側に受信器を配置 し、画素の各々の輝度が物体から受信器に反射された超音波の振幅又は飛行時間 の関数である（「屈折」、「後方散乱」又は「エコー」モード）ような像を発生 することができる。本発明は、超音波像を作成する後方散乱方法に関連する。

超音波データを収集する多数の後方散乱方法がよく知られている。所謂「八−走 査」方法では、送信器によって超音波パルスを物体に送り込み、ある期間にわた って反射された音波の振幅を記録する。エコー信号の振幅は、物体内にある散乱 材料の散乱強度に比例し、遅延時間は、送信器からの散乱材料の距離に比例する 。所謂「Ｂ−走査」方法では、送信器が１つの運動軸線に沿って物体を走査する ときに一連の超音波パルスを送信する。この結果得られるエコー信号が八−走査 方法の場合のように記録され、エコー信号の振幅を用いて、遅延時間における表 示装置の画素の輝度を変調する。Ｂ−走査方法では、散乱材料の像を再生するこ とができるようにするのに十分なデータが収集される。

所１１１ｆｃ−走査方法では、変換器を物体の上方の平面にわたって走査し、変 換器の焦点深度から反射されるエコーのみを記録する。ＣＲＴ表示装置の電子ビ ームの掃引を変換器の走査と同期させて、変換器のＸ及びｙ座標が像のＸ及びｙ 座標と対応するようにする。

医療用の超音波変換器は、一対の電極の間に挟まれている１つ又は更に多くの圧 電素子から構成されている。このような圧電素子は典型的にはチタン酸ジルコン 酸鉛（ＰＺＴ）、二弗化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）又はＰＺＴセラミック／ポ リマ複合体で構成されている。電極は電圧源に接続されており、電圧波形が印加 されたときに、圧電素子は印加電圧の周波数に対応する周波数で、寸法が変化す る。

電圧波形が印加されたとき、圧電素子は、圧電素子が結合されている媒質内に超 音波を放出する。逆に、超音波が圧電素子に入射すると、素子はその電極の間に 対応する電圧を発生する。典型的には、素子の前側は音響整合層で覆われており 、音響整合層は、超音波がその中を伝搬する媒質との結合を改善する。更に、圧 電素子の背側には支持材料が接続されており、支持材料は素子の裏側から出て来 る超音波を吸収し、超音波が干渉しないようにする。このような超音波変換器の 多数の構造が、いずれも本出願人に譲渡された米国特許番号第４２１７６８４号 、同第４４２５５２５号、同第４４４１５０３号、同第４４７０３０５号及び同 第４５６９２３１号に記載されている。

超音波作像に用いるとき、典型的には、変換器は列に配置されている多数の圧電 素子を有しており、これら多数の圧電素子は別々の電圧で駆動される（アポダイ ゼーション）。印加電圧の遅延時間（又は位相）及び振幅を制御することにより 、圧電素子によって発生される超音波が組み合わさって、選択されたビーム方向 に沿って進むと共にそのビームに沿った選択された点に焦点を合わされた正味の 超音波を発生する。印加電圧の遅延時間及び振幅を制御することにより、ビーム をその焦点と共に平面内で移動させて、被検体を走査することができる。

変換器を用いて、反射された音波を受信するときにも（受信モード）、同じ原理 が働く。即ち、配列内の変換器素子に発生される電圧は、正味の信号が被検体の １つの焦点から反射された音波を表すように合計される。送信モードの場合と同 じ（、超音波エネルギをこのように焦点を合わせて受信することは、配列の各々 の変換器素子からの信号に別々の遅延時間（及び／又は位相シフト）並びに利得 を与えることにより達成される。

このような形式の超音波作像は、「位相調整アレイ扇形走査」又は“ＰＡＳＳ” と呼ばれる。この走査は一連の測定で構成されており、この測定で、進路を決め られた超音波を送信し、短い期間の後にシステムが受信モードに切り換わり、反 射された超音波を受信して記憶する。典型的には、音響ビーム又は走査線に沿っ た一連の点がらのデータを収集するために、毎回の測定の間、送信及び受信は同 じ方向（θ）に方向法めされる。反射された超音波を受信するとき、受信器は走 査線に沿った一連の距離（Ｒ）の所に動的に焦点合わせされる。走査全体を行う のに必要な時間は、毎回の測定を行うのに要する時間と、所望の分解能及び信号 対雑音比で関心のある領域全体をカバーするのに必要な測定の回数との関数であ る。例えば、各々の走査線を０．７０°の増分で進め、合計１２８本の走査線を ９０゜の扇形にわたって取得するｑとができる。このような多数の超音波作像シ ステムが、本出願人に譲渡された米国特許番号第４１５５２５８号、同第４１５ ５２６０号、同第４１５４１１３号、同第４１５５２５９号、同第４１８０７９ ０号、同第４４７０３０３号、同第４６６２２２３号、同第４６６９３１４号及 び同第４８０９１８４号に記載されている。

ドツプラ・シフトを利用して心臓及び血管の血液流を測定することは、周知であ る。反射波の振幅は組織の黒白画像を発生するために用いられているが、組織又 は血液がらの反射散乱材の速度を測定するために、反射波の周波数シフトを用い てもよい。カラー・フロー画像は、血液のような移動する物質の速度のカラー画 像を解剖組織の黒白画像に重ねることにより発生される。各画素で測定された流 れの速度によって、そのカラー（色）が決定される。

血液から反射された超音波のドツプラ効果を測定する際の困難さの主な点は、受 は取ったエコー信号には典型的には、静止した又はゆっくりと移動する組織によ って発生された多くの成分が含まれているのに対し、血液は超音波を非常に弱く しか反射しないことにある。静止した組織は反射波におけるいかなる周波数シフ トも発生せず、これらの成分は、流れの測定に影響を及ぼすことなく、容易にフ ィルタで取り除くことができる。しかしながら、心臓又は呼吸の運動により移動 する組織によって発生された反射波は、周波数シフトされ、ゆっくりと流れる血 液からの信号を完全に圧倒してしまうことがある。従来のシステムには、「障壁 （ウオール・）フィルタ」が設けられており、このフィルタは、定常信号が存在 する搬送周波数の中心に位置しているエコー信号の狭帯周波数を取り除くように 、オペレータによって手動で調節されている。オペレータのするべきことは、反 射されたゆっくりと移動する障壁信号を、血液流の測定をゆがめることなく除去 するような方法で、このフィルタの幅を調節することである。フィルタが余りに も広く設定されると、ゆっくりと移動する血液からの信号が除去されてしまうこ とがある。更に、フィルタの設定は、静的であり、画像全体にわたって適用され る。その結果、そのフィルタ設定は、画像の視野内の一部の位置では十分に作用 し得るが、他の位置に対しては適切な設定ではないことがある。

発明の要約 本発明は、超音波作像システム用のカラー・フロー・プロセッサに関し、特に、 その中心周波数及び帯域幅を、受は取ったエコー信号の関数として自動的に調節 する適応障壁フィルタに関する。更に具体的に言うと、カラー・フロー・プロセ ッサは、第１の自動相関評価装置を含んでいる。

第１の自動相関評価装置は、復調されたベースバンド・エコー信号を受け取ると 共に、このベースバンド・エコー信号の平均周波数及びこの平均周波数からの変 動を示す出力信号を発生する。複合ミクサかベースバンド・エコー信号を受け取 り、基準入力における平均周波数を受け取ると共に、その平均周波数と相対する 量だけ周波数にシフトを加えられている修正されたエコー信号を発生するように 動作可能である。フィルタが、修正されたエコー信号と変動信号とを受け取るよ うに接続されており、変動信号によって決定された周波数帯域を修正されたエコ ー信号からフィルタ除去するように動作可能である。第２の自動相関評価装置が 、フィルタ除去されたエコー信号を受け取ると共にこのエコー信号の平均周波数 を示す出力信号を発生するように接続されている。第２の自動相関評価装置の出 力信号に応答する手段が設けられており、流れの速度を示すカラー信号を発生す る。

本発明の全般的な目的は、超音波信号のドツプラ・シフトに基つくカラー・フロ ー測定の精度及び感度を改良することにある。受は取ったエコー信号の周波数を その測定された平均周波数と相対する量だけ自動的にシフトさせることにより、 信号成分はフィルタの移動する障壁のため、フィルタの中心に効果的にシフトさ れる。フィルタのストップ・バンドの幅を測定された変動量で自動的に制御する ことにより、ゆっくりと移動する組織によって発生される信号成分は、完全にフ ィルタ除去される。残りの信号成分は、主として流れる血液によるものであり、 相対的に非常に大きな障壁成分からのゆがみなしに測定され得る。

本発明の他の目的は、動作条件の広範な変化に合致するように動的に変化する障 壁フィルタを提供することである。

エコー信号の障壁成分が典型的には、平均周波数及び変動量の測定を左右するの で、これらの測定は、障壁信号成分の周波数又はバンド幅に拘らず、障壁フィル タの特性を動的に制御すると共に障壁信号成分を除去するために用いられる。

本発明の更に他の目的は、製造の容易な時間領域の動的障壁フィルタを提供する ことにある。障壁信号成分の周波数をシフトさせることにより、それらの成分は 、単純な対称ＦＩＲフィルタ又は非対称フィルタを用いてエコー信号からフィル タ除去され得る。

本発明の更に他の目的は、焦点合わせされ復調されたエコー信号に対する動的障 壁フィルタを提供することにある。

本発明は、エコー信号が復調されて、単一の受信ビームに動的に焦点合わせされ た後に受信器の中間プロセッサ部における手段となる。このため、マルチチャン ネルＰＡＳＳシステムの各チャンネルにおいて障壁フィルタを繰り返す必要がな い。

本発明の上述及びその他の目的及び利点は、以下説明するところから明らかにな ろう。以下の説明では、本発明の実施例を示す図面を参照する。しかしながら、 この実施例は必ずしも本発明の範囲全体を表すものではなく、本発明の要旨を解 釈するに当たっては、請求の範囲によるべきである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明を用いた超音波作像システムのブロック図である。

第２図は第１図のシステムの一部を形成している送信器のブロック図である。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は第２図の送信器５０の任意のチャンネルの信号を表示す るグラフである。

第３図は第１図のシステムの一部を形成している受信器のブロック図である。

第４図は第１図のシステムの一部を形成している表示システムのブロック図であ る。

第５図は第３図の受信器の一部を形成している受信チャンネルのブロック図であ る。

第５Ａ図〜第５Ｅ図は第５図の受信チャンネルの種々の点に現れる信号を示すグ ラフである。

第６図は第３図の受信器の一部を形成している本発明によるカラー・フロー・プ ロセッサの概略ブロック図である。

第７Ａ図及び第７Ｂ図は第６図のカラー・フロー・プロセッサの動作説明を補助 するためのグラフである。

好ましい実施例の説明 第１図について具体的に説明すると、振動エネルギ作像システムは変換器配列１ １を含んでおり、変換器配列１１は別々に駆動される複数の素子１２で構成され ている。各々の素子は、送信器１３によって発生されたパルス波形によりエネル ギを与えられたときに、超音波エネルギのバーストを発生する。被検体から変換 器配列１１に反射された超音波エネルギは、変換器素子１２の各々によって電気 信号に変換され、−組の送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１５を介して受信器１４ に別々に印加される。送信器１３、受信器１４及びスイッチ１５は、オペレータ の指令に応答して、ディジタル制御装置１６の制御の下に作動される。一連のエ コーを収集することにより完全な走査が行われる。

このとき、スイッチ１５を送信位置に設定し、送信器１３を一時的にオンにゲー ト駆動して、変換器素子１２の各々にエネルギを与え、その後スイッチ１５を受 信位置に設定して、変換器素子１２の各々によって発生された後続のエコー信号 を受信器１４に印加する。変換器素子１２の各々からのこれらの別々のエコー信 号を受信器１４で組み合わせで、１つのエコー信号を発生し、そのエコー信号を 用いて、表示システム１７の像内の線を発生する。

送信器１３は、発生される振動エネルギ、例えば超音波エネルギがビームとして 差し向けられ又は方向決めされるように、変換器配列１１を駆動する。従って、 変換器配列１１を物理的に動かす代わりに、このビームを一組の角度にわたって 点から点へ移動させることによりＢ−走査を行うことかできる。このためには、 送信器１３が相次ぐ変換器素子１２に印加されるそれぞれのパルス波形２０に遅 延時間（Ｔ、）を加える。遅延時間が０　（Ｔ、＝Ｏ）であれば、すべての変換 器素子１２は同時にエネルギを与えられ、その結果生ずる超音波ビームは、変換 器の面に対して法線方向で、変換器配列１１の中心から発する軸２１に沿った向 きになる。遅延時間（Ｔ、）が増加するにつれて、第１図に示すように、超音波 ビームは中心軸２１から角度θ分たけ下向きに向けられる。変換器配列１１の一 端（ｉ＝１）から他端（ｉ＝ｎ）までのｉ番目の信号の各々に加えられる遅延時 間Ｔ　は、次の式で表される。

ここで、又は変換器配列の中心から変換器素子１２の中心までの距離、θは送信 ビーム角度、Ｃは被検体内での音速、及びＲＴは送信ビームか焦点合わせされる 距離である。

式（１）における遅延時間Ｔ　は、ビームを所望の角度θに方向決めすると共に ビームを固定された距離Ｒ１の所で焦点合わせさせる効果を有している。相次ぐ 励振で遅延時間Ｔ　を漸進的に変化させることにより、扇形走査が行われる。こ のため、角度θが増分に分けて変えられて、送信ビームを一連の方向に方向決め する。ビームの方向が中心軸２１より上方であるときに、パルス２０のタイミン グは反対になるが、それでも式（１）は依然として成立する。

更に第１図の説明を続けると、超音波エネルギのバーストの各々によって発生さ れるエコー信号は、超音波ビームに沿って相次ぐ位置（Ｒ）の所にある反射物体 から来る。

これらのエコー信号は変換器配列１１のセグメント１２の各々によって別々に感 知され、特定の時点におけるエコー信号の大きさのサンプルが、特定の距離（Ｒ ）で起こった反射の大きさを表す。しかしながら、反射点Ｐと変換器素子１２の 各々との間の伝搬経路の違いのため、これらのエコー信号は同時には発生せず、 又、それらの振幅は等しくない。受信器１４の動作は、これらの別々のエコー信 号を増幅して復調し、各々に正しい遅延時間及び位相変化（シフト）を加え、こ れらを加算して、角度θに向いている超音波ビームに沿って距離Ｒの所にある点 Ｐから反射された全超音波エネルギを正確に表す１つのエコー信号を発生するこ とである。

各々の変換器素子からのエコーによって発生される電気信号を同時に加算するた め、受信器１４の各々別個の変換器素子のチャンネルに遅延時間及び位相シフト が導入される。受信時のビーム遅延時間は、前に述べた送信時の遅延と同じ遅延 （Ｔ、）である。しかしながら、動的に焦点合わせするために、各受信チャンネ ルの遅延時間及び位相シフトは、エコーを受信する間、連続的に変化して、エコ ー信号が出てきた距離Ｒに受信ビームを動的に焦点合わせする。各変換器素子に よって受け取られた信号に課される遅延時間Ｔ、の正確な式は、次の通りである 。

ここで、ｔは変換器配列の中心からの音の伝播後の経過時間、Ｃは被検体内の音 速、θはビーム角度、及び又は変換器配列の中心から素子の中心までの距離であ る。

適当な測定による同様な計算によって、正確な位相シフトがめられる。

ディジタル制御装置１６の指示の下に、受信器１４は、受信器１４の方向決めが 送信器１３によって方向決めされたビームの方向（θ）を追跡するように、走査 の間遅延を発生すると共に、一連の距離（Ｒ）の所でエコー信号をサンプリング （標本化）して、ビームに沿った点Ｐに動的に焦点合わせするのに適当な遅延及 び位相シフトを発生する。

このため、超音波パルス波形が発せられる度に、その超音波ビームに沿った所に ある対応する一連の点Ｐからの反射された音波の大きさを表す一連のデータ点が 収集される。

表示システム１７は、受信器１４によって発生された一連のデータ点を受け取り 、このデータを所望の像を発生する形式に変換する。例えば、八−走査を所望す る場合には、一連のデータ点の大きさは単に時間の関数として図示される。Ｂ− 走査を所望する場合には、この一連の中の各々のデータ点は像の画素の輝度を制 御するために用いられ、相次ぐ方向決め角（θ）における一連の走査で構成され た走査が実施されて、表示に必要なデータを発生する。

第１図と共に第２図を参照して説明すると、送信器１３は、包括的にメモリ５０ として示す一組のチャンネル・パルス・コード・メモリを含んでいる。好ましい 実施例では、１２８個の別個の変換器素子１２があり、従って、１２８個の別個 のチャンネル・パルス−コード・メモリ５ｏがある。パルス・コード・メモリ５ ０の各々は典型的には、１ビツト×５１２ビツト・メモリであり、発生すべき超 音波パルス５２の周波数を決定するビット・パターン５１を記憶している。好ま しい実施例では、このビット・パターンを４０ＭＨｚのマスタクロックによって 、各々のパルス・コード・メモリ５０から読み出し、駆動器５３に印加する。

この駆動器はこの信号を、変換器１１を駆動するのに適した電力レベルまで増幅 する。第２Ａ図に示す例では、ビット・パターンは４つの「１」ビットと４つの ｒＯＪビットとか交互に並んだ順序であって、５ＭＨｚの超音波パルス５２を発 生している。しかしながら、池の搬送波周波数（Ｆｏ）　として、２．５ＭＨｚ 、３．７５ＭＨｚ、６．２５ＭＨｚ、７．５ＭＨｚ、８．７５ＭＨｚ及びＩＱＭ Ｅ（ｚのような周波数を好ましい実施例において用いてもよい。

これらの超音波パルス５２が印加される変換器素子１２は、それに応答して超音 波エネルギを発生する。５１２個のビットすべてを用いた場合、（５ＭＨｚの搬 送波周波数では）その搬送波周波数を中心とする４０ｋＨｚという幅の狭い帯域 幅のパルスが放出される。

前に述べたように、超音波エネルギの送信ビームを所望の方向（θ）に方向決め するためには、第２Ｂ図に示すようなｎチャンネルの各々に対するパルス５２を 適正量だけ遅延させなければならない。これらの遅延は送信制御装置５４によっ て行われる。この制御装置は、ディジタル制御装置１６（第１図）から４つの制 御信号（開始、マスタクロック・ＲＴ及びθ）を受け取る。入力制御信号θ、一 定の送信焦点Ｒ１及び前掲の式（１）を用いて、送信制御装置５４は、相次ぐ送 信チャンネルの間に必要な遅延増分子を計算する。開始制御信号を受け取ったと き、送信制御層 装置５４は４０ＭＨｚのマスククロック信号が取り得る４つの位相のうちの１つ を第１の送信チャンネル５０にゲートする。その後、相次ぐ遅延期間（Ｔ、）を おいて・４０ＭＨｚのマスククロツタ信号が、次のチャンネルのパルス・コード ・メモリ５０を介してゲートされ、これがｎ＝１２８個のチャンネル全部がその 超音波パルス５２を発生するまで続けられる。各々の送信チャンネル５０は、そ のビットパターン５１全体が送信された後にリセットされ、その後、送信器１３ はディジタル制御装置１６からの次の入力制御信号θ及び次の開始制御信号を待 つ。前に述べたように、本発明の好ましい実施例では、完全なり一走査は変換器 １１の中心軸２１（第１図）を中心とする９０’の扇形にわたって、０．７０° のΔθ増分に分けて方向決めされる１２８個の超音波パルスで構成されている。

送信器１３についての詳しいことは、１９９１年５月１４日に付与された発明の 名称［振動エネルギビームの送信の動的な焦点合わせを行うための符号化された 励振（Ｃ−ｏｄｅｄ　Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　Ｆｏｒ　Ｔ＋ａｎｓｍ＋５ｓｉｏ ｎ　Ｉ１７ｎａｍｉｃ　Ｆｏｃｕｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｖｉｂ＋ａ＋ｏ＋ｙ　Ｅｎｅ ｒｇｙ　Ｂｅａｍ　）　Ｊという本出願人に譲渡された米国特許番号第５０１４ ７１２号を参照されたい。

特に第３図を参照すると、受信器１４は３つの部分、即ち、時間−利得制御（又 はＴＧＣ）部１００と、受信ビーム形成部１０１と、中心プロセッサ１０２とで 構成されている。時間−利得制御部１００は、ｎ＝１２８の受信チャンネルの各 々に対する増幅器１０５と、時間−利得制御回路１０６とを含んでいる。各々の 増幅器１０５の入力はそれぞれ１つの変換器素子１２に接続されており、増幅器 １０５は変換器素子１２が受信したエコー信号を受け取って増幅する。増幅器１ ０５による増幅の程度は、ＴＧＣ回路１０６によって駆動される制御ライン１０ ７を介して制御される。周知のように、エコー信号の距離が増加するにつれて、 エコー信号の振幅は減少する。その結果、より遠い反射体から出るエコー信号が 近くの反射体からのエコー信号よりも一層大きく増幅されなければ、像の輝度は 距離（Ｒ）の関数として急速に低下する。この増幅はオペレータによって制御さ れる。オペレータは手作業で（典型的には）８つのＴＧＣ線形ポテンショメータ １０８を、扇形走査の範囲全体にわたって比較的一様な輝度が得られるような値 に設定する。エコー信号が収集される期間が、エコー信号が出てきた距離を決定 し、この期間をＴＧＣ回路１０６によって８つのセグメントに分割する。８つの ポテンショメータの設定により、８つのそれぞれの期間の各々の間、増幅器１０ ５の利得を設定して、エコー信号がエコー信号収集期間にわたって次第に増加す る分だけ増幅されるようにする。

受信器１４の受信ビーム形成部１０１は、ｎ＝１２８個の別個の受信チャンネル １１０を含んでいる。後で更に詳しく説明するが、各々の受信チャンネル１１０ は、その人力１１１に１つの増幅器１０５からのアナログ・エコー信号を受け取 り、■母線１１２及びＱ母線１１３にディジタル化された出力値のストリームを 発生する。これらのＩ及びＱの値の各々が、特定の距離（Ｒ）におけるエコー信 号の包絡線の復調されたサンプルを表す。これらのサンプルは遅延及び位相シフ トさせられて、サンプルを加算点１１４及び１１５で他の各々の受信チャンネル １１０がらの■及びＱサンプルと加算したとき、加算されたサンプルが方向決め されたビーム（θ）上の距離Ｒの所にある点Ｐがら反射されたエコー信号の大き さ及び位相を示すようにする。

好ましい実施例では、各々のエコー信号は、走査線の範囲全体（典型的には４０ ミリから２００ミリ）にわたって約１５０ミクロンの増分の所でサンプリングさ れる。

受信器１４についての更に詳しいことは、１９９１年１月８日に付与された発明 の名称［ディジタル位相配列作像の方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ　Ａｎｄ　Ａｐ ｐａｒａｔｕｓ　ｌｏｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｈｘｓｅ　Ａｕａｙ　Ｉｍａｇｉ ｎｇ）　Ｊという米国特許番号第４９８３９７０号を参照されたい。

第３図の説明を続けると、中心プロセッサ部１０２が加算点１１４及び１１５か らの受信ビーム・サンプルを受け取る。ビーム・サンプルの各々のＩ及びＱの値 は、点（Ｒ。

θ）から反射された音波の大きさの同相及び直角位相成分を表す２０ビツトのデ ィジタル数である。中心プロセッサ１０２は、これらのビーム・サンプルに対し て種々の計算を行うことができ、どれを選択するかは、再生する像の種類によっ て決定される。例えば、普通の大きさの像を発生する場合には、検出プロセッサ １２０で検波過程が行われ、各々の受信ビーム信号サンプルからディジタルの大 きさくＮ１）を次の式に従って計算し、反射点の座標Ｒ１θと共に出力１２１に 供給する。

検出プロセッサ１２０は又、１９８９年５月３０日に付与された発明の名称「位 相結合を用いた適応可能なコヒーレント−ｘネルギ・ビームの形成（Ａｄａｐｔ ｉｖｅ　ＣｏｈｅＩｅｎｔ　ＥｎｅｔＨＢｅａｍ　Ｆｏｒｍａ＋ｊｏｎ　Ｕｓｉ ｎｇ　Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ　）　Ｊという本出願人に譲渡され た米国特許番号第４８３５６８９号に開示されているような補正方法をも実施し 得る。このような補正方法は、受は取ったビーム・サンプルを検査し、ビームの 焦点合わせ及び方向決めを向上させるように、送信器１３及び受信器１４による その後の測定において使用され得る補正値を算出する。このような補正は、例え ば各変換器素子からの音波か走査の間に進む媒体の非均質性を説明するために必 要である。

本発明は、中心プロセッサ１０２に配置されているカラー・フロー・プロセッサ １２３に特に関する。カラー・フロー・プロセッサ１２３は、第６図に関して後 で詳しく説明するように、加算点１１４及び１１５からのそれぞれ復調及び焦点 合わせされた信号サンプルの値■及びＱを受け取っており、中心プロセッサの出 力１２１に１２ビツトの流れ値を発生する。この流れ信号は、赤、緑及び青の表 示カラーを制御し、同じ点に対して大きさＭで表示システム１７に印加される。

後で詳しく説明するように、この流れ値によって示されるカラー（色）は、カラ ー・フロー・プロセッサ１２３によって測定される流れの速度及び方向の関数で ある。

特に第１図及び第４図について説明すると、受信器１４はその出力１２１に８ビ ツト・ディジタル数のストリームを発生し、このストリームは表示システム１７ の入力に印加される。各出力には８ビツトの組織の大きさと、１２ビツトの流れ 値とが含まれている。これらの「走査データ」が配列としてメモリ１５０に記憶 され、走査データ配列１５０の行が、収集されたそれぞれのビーム角度（θ）に 対応し、走査データ配列１５０の列が、各々のビームに沿ってサンプルが収集さ れたそれぞれの距離（Ｒ）に対応する。

受信器１４からのＲ及びθ制御信号１５１及び１５２は、配列１５０内のどこに 各々の入力の値を記憶すべきかを示し、メモリ制御回路１５３がその値を配列１ ５０内の正しいメモリ位置に書き込む。この走査を連続的に繰り返すことができ 、受信器１４からの値の流れが走査データ配列１５０を連続的に更新する。

更に第４図について説明すると、配列１５０内にある走査データは、ディジタル 走査変換器１５４によって読み取られ、所望の像を発生する形式に変換される。

例えば、通常のＢ−走査像を発生するとき、走査データ配列１５０に記憶されて いる組織の大きさ及び流れの値Ｍ　（Ｒ，θ）は、像内の画素位置（ｘ、ｙ）に おける（組織に対する）灰色（グレイ）の陰及び（流れに対する）カラーを示す 値Ｍ（ｘ、ｙ）に変換される。このような超音波像データの極座標からデカルト 座標への変換は、例えばヒユーレットパラカード・ジャーナル誌、１９８３年１ ０月号、第３０頁〜第３３頁所載のステイーブンＣ，リービット等の論文「超音 波像を表示するための走査変換アルゴリズム（Ａ　５ｃａｎ　Ｃｏｎｖｅｎｔｉ ｏｎ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏ「Ｄｉ＋ｐｌａ７ｉｎｇ　ＵＩＨｘ＋ｏｕｎｄ 　１ｍａｇｅｄ）　Ｊに記載されている。

ディジタル走査変換器１５４によって行われる特定の変換が何であっても、こう して得られた像データはメモリ１５５に書き込まれる。このメモリは、変換され た走査データの２次元配列を記憶する。メモリ制御回路１５６がメモリ１５５に アクセスする二重ポートを宵しており、ディジタル走査変換器１５４がメモリ１ ５５内の値を新しいデータで連続的に更新することができるようにすると共に、 表示プロセッサ１５７が更新されたデータを読み取るようにする。表示プロセッ サ１５７は制御パネル１５８がら受け取ったオペレータの指令に応答して、メモ リ１５５内の変換された走査データに対する通常の像処理作用を行う。例えば、 メモリ１５５内の変換された走査データが示す輝度レベルの範囲は、表示装置１ ６０の輝度範囲をずっと超えることがある。実際、メモリ１５５内の変換された 走査データの輝度の分解能は、人間の目の輝度の分解能を遥かに超えることがあ り、典型的には、オペレータが、最大の像コントラストを達成しようとする輝度 の値のウィンドウを選択することができるようにする手動で操作し得る制御装置 が設けられている。表示プロセッサはメモリ１５５から、変換された走査データ を読み込んで、所望の像の強化を行い、強化された値を表示メモリ１６１に書き 込む。

表示メモリ１６１はメモリ制御回路１６３を介して、表示制御回路１６２と共有 されており、表示メモリ１６１内の値が表示装置１６０の対応する画素の輝度及 びカラーを制御するために写像される。表示制御回路１６２は、用いられる特定 の型の表示装置１６０を作動するように設計された市場で入手し得る集積回路で ある。例えば、表示装置１６０はＣＲＴ　（陰面線管）であってもよく、この場 合、表示制御回路１６２は、水平及び垂直掃引回路に対して必要な同期パルスを 供給すると共に掃引中の適当な時刻に表示データをＣＲＴに写像するＣＲＴ制御 チップである。

特定の超音波システムの能力及び融通性に応じて、表示システム１７がいろいろ な形式のどの形式にしてもよいことは当業者に明らかであろう。上に述べた好ま しい実施例では、プログラムされたマイクロプロセッサを用いて、ディジタル走 査変換器及び表示プロセッサの機能を実行するか、このため、この結果として得 られる表示システムは非常に融通性があって強力である。

前に第３図について述べたように、受信器１４のビーム形成部１０１は、変換器 １１　（第１図）の各々の素子１２に１つずつ、−組の受信チャンネル１１ｏで 構成されている。特に第５図について説明すると、各々の受信チャンネルはディ ジタル制御装置１６　（第１図）からの開始指令、４０ＭＨｚのマスタクロック 、及びビーム角度信号（θ）に応答して、ディジタルビーム形成機能を実施する 。その機能の中には、アナログ／ディジタル変換器２００でアナログ入力信号１ １１をサンプリングし、サンプリングされた信号を復調器２０１で復調し、復調 器２０１によって発生された高周波数の和信号を低域フィルタ２０２のフィルタ 作用にかけ、減数器２０３でデータ速度を下げ、その結果得られたディジタル− データ・ストリームを遅延ＰＩＦＯ（即ち、先入れ／先出しメモリ）２０４及び 位相回転装置２０５で時間的に遅延させると共に位相調節をすることが含まれて いる。これらのすべての素子は、ディジタル制御装置１６（第１図）からの指令 に応答して、必要なりロック及び制御信号を発生する受信チャンネル制御装置２ ０６によって制御される。好ましい実施例では、これらのすへての素子は１つの 集積回路に収容されている。

更に第５図について説明すると、アナログ／ディジタル変換器２００は、第５Ａ 図の波形２１０のグラフで示すアナログ人力信号を、受信チャンネル制御装置２ ０６からの線２１１上の遅延サンプル・クロック信号の前縁によって決定された 規則的な間隔でサンプリングする。好ましい実施例では、サンプル・クロック信 号は４０ＭＨｚのクロック信号であり、２０ＭＨｚまでの超音波周波数を用いて も、ナイキストのサンプリング判断基準に違反しない。例えば、５　Ｍ　Ｈｚの 超音波搬送波周波数を用いるとき、搬送波の１サイクルごとに８回サンプリング され、アナログ／ディジタル変換器の出力には４０ＭＨｚの速度で１０ビツトの ディジタル・サンプルが発生される。これらのサンプルは復調器２０１に供給さ れ、この復調器は、各々のサンプルを送信された超音波搬送波と同相の基準、及 び送信された超音波搬送波と直角位相の基準の両方と混合する。復調器の基準信 号は、記憶されている正弦及び余弦テーブルから発生される。これらのテーブル は受信チャンネル制御信号２０６からの４０ＭＨｚの基準クロック信号によって 、それぞれのＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）メモリから読み出される。正 弦値にサンプリングされた入力信号をディジタル乗算して、低域フィルタ２０２ に供給される復調同相値■信号を発生し、余弦値に同じサンプリングされた入力 信号をディジタル乗算して、別個の低域フィルタ２０２に対して復調直角位相値 Ｑ出力信号を発生する。低域フィルタ２０２は、復調器２０１から供給される差 周波数を通過させるが、それよりも高い和周波数を阻止するように同調された有 限インパルス応答フィルタである。第５Ｂ図の波形２１５で示すように、このた め、各々の低域フィルタの出力信号は４０ＭＨｚのディジタル値のストリームで あり、これがエコー信号の包絡線の■又はＱ成分の大きさを示す。

アナログ／ディジタル変換器、復調器及び低域フィルタ回路についての詳しいこ とは、１９８９年６月１３日に付与された発明の名称「高速ディジタル位相調整 アレイコヒーレント作像システム用の方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ　ｕｄ　Ａｐ ｐａ＋ａｔｕ＋　Ｆａｔ　Ｈｉｇｈ　５ｐｅｅｄ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｈａｓｅ ｄ　Ａｒｒｘ７　ＣｏｈｅｒｅｎｔＩｍａｇｉｎｇ　ＳＨｔｅｍ）　Ｊという本 出願人に譲渡された米国特許番号第４８３９６５２号を参照されたい。

更に第５図の説明を続けると、エコー信号の復調されたＩ及びＱ′酸成分サンプ リングする速度を減数器２０３によって下げる。１２ビツトのディジタル・サン プルが４０ＭＨｚの速度で減数器２０３に供給されるが、この速度は精度の観点 からすると不必要に高く、これはシステム全体にわたって維持するのに困難なデ ータ速度である。このため、減数器２０３は８番目ごとのディジタル・サンプル を選択して、データ速度を５ＭＨｚの速度に下げる。このことは、受信チャンネ ル制御装置２０６によって発生され、受信チャンネルの他の素子を動作するのに 用いられるベースバンド・クロックの周波数に対応する。こうして、減数器２゜ ３の■及びＱ出力が、第５Ｃ図のグラフの破線２２０で示すエコー信号の包絡線 のディジタル化されたサンプル２１９である。減数比及びベースバンド・クロッ ク周波数は、８：１及び５ＭＨｚ以外の値に変えてもよい。

この後、復調されて減数されたディジタル・サンプルにより表されるエコー信号 の包絡線は、遅延Ｆ　Ｉ　ＦＯ２０４によって遅延され、位相回転装置２０５に よって位相がシフトされて、所望のビームの方向決め及びビームの焦点合わせを 行う。遅延ＦＩＦＯ２０４は、相次ぐディジタル・サンプルの値が５ＭＨｚの速 度で減数器２０３によって発生されたときに書き込まれるメモリ装置である。こ のように記憶された値は、メモリの相次ぐアドレスに書き込まれ、その後メモリ 装置から読み出されて、位相回転装置２０５に供給される。初期の遅延の大きさ は、そこからディジタル・サンプルを現在供給しているメモリ位置と、現在受は 取ったディジタル・サンプルが記憶されているメモリ位置との間の差によって決 定される。５　Ｍ　Ｈｚのベースバンド・タロツク信号が、記憶されているディ ジタル・サンプルの間の２００ナノ秒の間隔を定め、従って、ＦＩＦＯ２０４は 、２００ナノ秒の増分で測って、最大２５．６マイクロ秒までの遅延時間を発生 することができる。遅延ＰＩＦｏ２０４によって発生される遅延時間は、第５Ｄ 図にグラフで示されるように、減数器２０３によってサンプリングされたデータ 点を前進させることにより、エコー信号を受け取っている開動的に変化し得る。

サンプリングされた各データの前進により、遅延ＦＩＦＯ２０４に供給されてい るデータ・ストリームは、更に２５ナノ秒（１／４０ＭＨ２）だけ遅延させられ る。受信チャンネル制御装置２０６からの信号による制御は、サンプリングされ たデータの前進が起こるべきときに行われる。

位相回転装置２０５はエコー信号のディジタル表示を、位相回転させることがで きるようにする。位相回転装置２０５に供給されたＩ及びＱディジタル・サンプ ルは、第５Ｅ図に示すようにフェーサ２２１によって表すことができ、位相回転 装置２０５によって発生された回転■及びＱディジタル・サンプルは、フェーサ ２２２によって表すことができる。フェーサの大きさく即ち、それぞれのＩ及び Ｑ成分のベクトル和）は変化していないが、■及びＱの値は互いに変化しており 、出カフェーザ２２２は入カフェーザ２２１から量Δφだけ回転している。受信 チャンネル制御装置２０６から母線２２３を介して受け取る位相制御信号に応答 して、位相は（＋Δφ）進めることも（−Δφ）遅らせることもできる。位相回 転装置２０５についての詳しいことは、１９９０年１月２３日に付与された発明 の名称「コルディック複索数乗算器（Ｃｏ＋ｄｉｃ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｍｏ１ｔ ｉｐｌｉｅ「）」という本出願人に譲渡された米国特許番号第４８９６２８７号 を参照されたい。

受信チャンネル１１０の一般的な説明、並びに各受信チャンネル１１０の■及び Ｑ出力信号がビーム信号を形成するためにどのように加算されているかについて の詳しい説明については、１９９１年１月８日に付与され本出願人に譲渡された 前述の米国特許番号第４９８３９７０号を参照されたい。受信チャンネル制御装 置２０６の詳しい説明については、１９９２年４月１３日に出願された発明の名 称「改良された動的焦点合わせを用いた超音波作像システム（Ｕｌｔ＋ａ＋ｏｕ ｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｕｅｍ　Ｗｉｔｈ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｄｙｎａｍ ｉｃ　Ｆ。

ｃｕｓｉｎｇ）　Ｊという本出願人に譲渡された米国特許出願番号第８６７５９ ７号を参照されたい。

第６図について説明すると、第３図のカラー・フロー・プロセッサ１２３は、市 販され入手可能な集積回路から構成されていてもよい。プロセッサ１２３はバッ ファ・メモリ３００を含んでおり、バッファ・メモリ３００は、受信器のビーム 形成部によって発生された復調エコー信号の１及びＱサンプルを記憶していると 共に、これらＩ及びＱサンプルを自動相関評価装置３０１及び遅延Ｆ　Ｉ　ＦＯ ３０２の■及びＱ入力に供給している。自動相関評価装置は、アイ・イー・イー ・イー・トランザクション・オン・ソニックスψアンド・ウルトラソニックス（ ＩＥＥＥ　Ｔ＋ａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ　５ｏｎｉｃ＋　ａｎｄじｌｔ＋ａ＋ ｏｎｉｃｓ　）　、ボリューム５Ｕ−３２、第３巻１９８５年５月に掲載された カサイ等による論文「自動相関法を用いた血液流の実時間２次元作像（Ｒｅａｌ −Ｔｉｍｅ　Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｂｌｏｏｄ　Ｆｌｏｗ　Ｉｍａ ｇｉｎｇ　Ｕｓｉｎｇ　Ａｌｏｃｏｒ「ｅｌａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ） 　Ｊに記載されているような、例えば複合結合倍率器（マルチプライア）、一対 の遅延器及び一対の積分器から構成されていてもよい。この回路は、その入力に 供給されるべきｎ個のサンプルの周波数の平均値を表す出力信号φ（Ｔ）を発生 する。反射体の移動がなければ、エコー・サンプルの周波数におけるドツプラ変 化は存在せず、この出力信号はゼロである。ある方向への移動があれば、出力信 号φ（Ｔ）は正の値を有し、移動が反対方向へのものであれば、φ（Ｔ）は負の 値を有する。

平均値出力信号φ（Ｔ）は、複合ミクサ３０３の基準入力に印加される。同時に 、信号φ（Ｔ）を発生するために用いられた同じ復調エコー信号の遅延された■ 及びＱ値は、複合ミクサ３０３の入力に印加される。周波数のシフトされた出力 信号■′及びＱ′が、次の式に従って複合ミクサ３０３によって発生される。

Ｉ＝＝Ｉｃｏｓφ（Ｔ）＋Ｑｓｉｎφ（Ｔ）　（４）Ｑ−＝Ｉｓｉｎφ（Ｔ）− Ｑｃｏｓφ（Ｔ）　（５）この平均周波数φ（Ｔ）との複合ミキシングの効果は 、すべての復調エコー信号の周波数を−φ（Ｔ）の値だけシフトさせることにあ る。たいていの状況下ではフィルタ障壁信号の成分かエコー信号を支配している ので、障壁信号成分の測定された平均周波数、及び複合ミクサ３０３による周波 数におけるシフトは本質的には、障壁信号周波数の平均値をゼロ、即ち直流にシ フトさせる。第７Ａ図に示すように、例えばエコー信号は、ドツプラ効果のため 搬送波からある方向に周波数においてシフトされた障壁信号成分３０５を含んで いてもよい。エコー信号は又、ドツプラ効果によって他の方向に周波数シフトさ れた相対的に非常に小さな流れ信号成分３０６を含んでいる。全信号の測定され た平均周波数φ（Ｔ）は本質的には、相対的に非常に大きな障壁信号成分３０５ の平均周波数であり、複合ミクサ３０３の出力におけるシフトされたエコー信号 は、破線３０７及び３０８によって示されている。このようにして、大きな障壁 信号成分は周波数においてシフトされていると共に、実質的に直流を中心として いる。

再び第６図について説明すると、シフトされたエコー信号の値■″及びＱ′は、 高域ＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタ３１０に印加される。ＦＩＲフィル タ３１０は、直流を中心にしたストップ・バンドを有しているプレッセイ（Ｐｌ ｅｓ＋ｅｙ　）ＰＤＳＰ　１６２５６Ａのような市販され入手可能な集積回路で あり、第７Ｂ図に示すフィルタ特性３１１を有している。このストップ・バンド の幅は、フィルタ係数ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）３１６によって供給 されるフィルタ係数によって決定される。例えば、供給されるべきフィルタ係数 の他の組は、第７Ｂ図に示されるように、フィルタ特性３１１よりも狭いストッ プ・バンドを有しているフィルタ特性３１２を発生するものであってもよい。

本発明の有用な特徴は、ＦＩＲフィルタのストップ・バンドの幅が中心障壁信号 成分のバンド幅と合致するように、ＦＩＲフィルタのストップ・バンドの幅の制 御を容易にすることである。ここで再び第６図について説明すると、自動相関評 価装置回路３０１は、更に２つの出力Ｒ（０）及びＲ（Ｔ）を有しており、これ らの出力から、フィルタのかけられていないベースバンド・エコー信号の変動が 計算され得る。この計算は、乱流計算器回路３１３によって次の式に従って実行 される。

σ２＝（１−ＩＲ（Ｔ）ｌ／Ｒ（０））／Ｔ２　（６）ここで、Ｔは超音波パル スの放出間隔である。第７Ａ図に示すように、この変動σ２は、障壁信号成分の 幅を示すものであり、第６図に示すように、フィルタ係数ルック・アップ・テー ブル３１６のアドレス端子に供給されるものである。フィルタ係数ＬＵＴ３１６ は、そのアドレス可能なメモリの各々に、ＦＩＲフィルタ３１０に読み出される １組のフィルタ係数を記憶する。これらのフィルタ係数は、任意の所与の変動σ ２に対する人力信号として、ＦＩＲフィルタ３１０のストップ・バンドを印加さ れたエコー信号のバンド幅に合致させる１組のフィルタ係数をフィルタ係数ＬＵ Ｔ３１６が発生するように予め選択されている。その結果、ＦＩＲフィルタ３１ ０の出力信号は、第７Ａ図に示されている流れ信号成分３０８から主として成っ ているフィルタのかけられたエコー信号である。

第６図に示すＦＩＲフィルタ３１０によって発生されたフィルタのかけられたエ コー信号成分１′及びＱ′は、第２の自動相関評価装置回路３１８に供給される 。この回路３１８は、自動相関評価装置３０１と同一のものであって、１つの出 力３１９に、シフトされた流れ信号成分の周波数の平均値を評価する平均値信号 φ′　（Ｔ）を発生する。複合ミクサ３０３によってこの流れ信号成分に課され た周波数シフトは、自動相関評価装置３０１の出力φ（Ｔ）をディジタル加算器 ３２０の信号φ′　（Ｔ）に加えること１こよるオフセットである。その結果の 信号Ｖは、流れる反射体の平均ドツプラ・シフトの評価値であり、流れる反射体 の平均速度に比例する。

加算器３２０の出力信号Ｖは、カラー・フロー・プロセッサ１２３によって発生 される流れ信号の成分の１つを形成している。流れの速度を表しているこの流れ 信号の成分は、表示システム（第４図）に設けられて０る色度差（クロミナンス ）制御ルック・ア・ツブ・テーブル・メモ１Ｊ３２５の最少有効数のアドレス入 力に印加される。ル・ツク・アップ・テーブル３２５に設けられているアドレス 可能なメモリの各々は、母線３２８に読み出される２４ビ・ソトのデータを記憶 している。発生されるべき画像の各画素（二対して、これらのビットのうちの８ ビ、ソトが赤の強度をｆＩＩＩ御し、８ビツトが緑の強度を示し、８ビ・ントが 青の強度を制御する。これらのビット・パターンは、信号Ｖによって表されてい るような流れ速度が方向又は大きさにおいて変化するにつれて、位置Ｒ１θにお ける画素のカラー力（変イヒするように予め選択されている。例えば、変換器に 向かう流れは赤として示されていてもよく、変換器から離れる流れは青として示 されて（′）てもよい。流れが速ければ速いほど、カラーは明るい。

流れる散乱材料の性質を示すために、乱流計算器３２６が第２の自動相関評価装 置３１８の出力Ｒ’　（０）及びＲ′　（Ｔ）に接続されている。乱流計算器３ ２６は、上述の乱流計算器３１５と同一のものであって、ベースバンド・エコー 信号の流れ信号成分の周波数の拡がりを示す出力信号（σ２）′を発生する。乱 流が多くの速度を合成したものであるのに対して層流は非常に狭い範囲の速度を 有しているので、この値は流れの乱れを示すものである。４ビツトの乱流値（σ ２）′は、カラー・フロー・プロセッサ１２３から流れ信号の他の成分として母 線１２１に供給されて、色度差制御ＬｔＪＴ３２５の最大有効数のアドレス端子 に印加される。４ビツトの乱流値（σ２）′は、母線３２８への印加のために色 度差制御ＬＵＴ３２５内のメモリを選択するためのアドレスを完了する。例えば 、速度入力信号Ｖによって色度差制御ＬＵＴ３２５にアドレス可能な赤及び青の 各々の値に対して、異なる量の緑を有している１組の１６個の入力（エントリ） がＬＵＴ２３５に設けられている。緑の量は乱流測定値（σ２）″によって選択 されている。その結果、画像内の一点における平均流れ速度は赤又は青の量によ って示され、乱流の程度は緑の量によって示される。

ベースバンド・エコー信号における流れ信号成分が所定のレベル以下に低下する と、流れをバックグラウンド・ノイズから識別することが不可能になる。こうな ると、色度差制御ＬＵＴ３２５からのカラー信号がディセーブルされて、カラー は発生されなくなり、画素はエコー信号の大きさのみによって決定されるグレイ の暗さのレベル又は程度になる。このことは、自動相関評価装置３１８のＲ’　 （０）出力に接続されている出力しきい値検出器３３０によって達成され、出力 しきい値検出器３３０は、色度差制御ＬＵＴ３２５に論理信号を供給する。自動 相関評価装置３１８によって発生されるＲ’　（０）信号は、流れ信号成分の曲 線３０８（第７Ａ図）の下方の区域を示すものであり、従って、流れ信号出力を 示すものである。流れ信号出力が予め調節された（プリセット）レベルを超える と、色度差制御ＬＵＴ３２５は出力しきい値検出器３３０によってイネーブルさ れ、流れ信号出力がプリセット・レベル以下に低下すると、ＬＵＴ３２５はディ セーブルされる。

本発明のある好ましい特徴のみを図面に示して説明したが、当業者には多くの改 変及び変更が考えられよう。従って、請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に属 するこのようなすべての改変及び変更を包括するものであることを承知されたい 。

フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番号ＧＯＩＳ　１５１５８ 　８１１３−５Ｊ（７２）発明者　ホール、アン・リンゼイアメリカ合衆国、５ ３１５１、ウィスコンシン州、二ニー・ベルリン、アパートメント・ナンバー４ 、ウェスト・ユークリッド・アベニュー、１２４２０番 （７２）発明者　ノウジャイム、シャーベル・エミルアメリカ合衆国、　１２０ ６５、ニューヨーク州、クリ７トン・パーク、バイア・ダヴインチ、４１番 （７２）発明者　トーマス、ルイス・ジョーンズ、ザ・サード アメリカ合衆国、１２３０８、ニューヨーク州、スケネクタデイ、ラグビー・ロ ード、１１４２番 （７２）発明者　ウエルス、ケニース・ブレイクリイ、ザ・セカンド アメリカ合衆国、１２３０３、ニューヨーク州、スコティア、ヘラトチエルタウ ン・ロード、２０３＃ｒ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．振動エネルギ変換器から受け取ったエコー信号を復調してベースバンド・エ コー信号を発生する受信器と、カラー・フロー・プロセッサとを含んでいる振動 エネルギ作像システムであって、前記カラー・フロー・プロセッサは、 前記ベースバンド・エコー信号を受け取るように接続されており、該ベースバン ド・エコー信号の平均周波数を示す出力信号φ（Ｔ）を発生するように動作可能 な第１の自動相関評価器と、 前記出力信号φ（Ｔ）及び前記ベースバンド・エコー信号を受け取るように接続 されており、前記出力信号φ（Ｔ）により示される量だけ前記ベースバンド・エ コー信号の周波数をシフトさせるように動作可能な複合ミクサと、該複合ミクサ から周波数シフトされた前記ベースバンド・エコー信号を受け取るように接続さ れており、ゼロに近い周波数を有している信号成分をフィルタにかけて取り除く ように動作可能な高域フィルタと、 該高域フィルタからフィルタにかけられ周波数シフトされた前記ベースバンド・ エコー信号を受け取るように接続されており、該信号の平均周波数を示す出力信 号φ′′（Ｔ）を発生するように動作可能な第２の自動相関評価器と、該第２の 自動相関評価器から前記出力信号φ′′（Ｔ）を受け取るように接続されており 、該信号に応答して表示のカラーを制御するように動作可能な色度差制御手段と を備えた振動エネルギ作像システム。
2. ２．前記フィルタにかけられ周波数シフトされたベースバンド・エコー信号の平 均周波数からの前記ベースバンド・エコー信号の変動量を示す出力信号σ２を発 生する乱流計算器を含んでおり、 前記高域フィルタは、変動出力信号σ２を受け取ると共に該高域フィルタのスト ップ・バンドを前記変動出力信号σ２の値の関数として変更するように、前記乱 流計算器に応答する手段を含んでいる請求項１に記載のシステム。
3. ３．前記高域フィルタは、有限インパルス応答フィルタを含んでおり、前記乱流 計算器に応答する前記手段は、前記有限インパルス応答フィルタに対するフィル タ係数を選択的に発生するメモリ手段を含んでいる請求項２に記載のシステム。
4. ４．前記色度差制御手段は、前記第１の自動相関評価器の出力φ（Ｔ）を前記第 ２の自動相関評価器の出力φ′′（Ｔ）と算数的に結合する手段を含んでいる請 求項１に記載のシステム。
5. ５．前記第２の自動相関評価器を前記色度差制御手段に接続しており、前記ベー スバンド・エコー信号の流れ信号成分の周波数の拡がりを示す出力信号を前記色 度差制御手段に供給する第２の乱流計算器を含んでいる請求項２に記載のシステ ム。
6. ６．前記第２の自動相関評価器を前記色度差制御手段に接続しており、前記ベー スバンド・エコー信号の前記流れ信号成分の出力レベルがプリセット・レベルを 超えたときに前記色度差制御手段をイネーブルすると共に該出力レベルが該プリ セット・レベル以下に低下したときに前記色度差制御手段をディセーブルする出 力しきい値検出器手段を含んでいる請求項５に記載のシステム。
7. ７．前記振動エネルギは、超音波エネルギを含んでおり、前記振動エネルギ変換 器は、超音波変換器を含んでいる請求項１に記載のシステム。
8. ８．振動エネルギ変換器から受け取ったエコー信号を復調してベースバンド・エ コー信号を発生する受信器を含んでいる振動エネルギ作像システムにおいて、表 示システムを制御するカラー・フロー・プロセッサを動作させる方法であって、 前記ベースバンド・エコー信号の平均周波数を示す信号φ（Ｔ）を発生する工程 と、 前記信号φ（Ｔ）により示される量だけ前記ベースバンド．エコー信号の周波数 をシフトさせる工程と、前記周波数シフトされたベースバンド・エコー信号から 、ゼロに近い周波数を有している信号成分をフィルタにかけて取り除く工程と、 前記フィルタにかけられ周波数シフトされたエコー信号の平均周波数に従って表 示のカラーを制御する工程とを備えたカラー・フロー・プロセッサを動作させる 方法。
9. ９．前記周波数シフトされたベースバンド・エコー信号から、ゼロに近い周波数 を有している信号成分をフィルタにかけて取り除く工程は、 前記フィルタにかけられ周波数シフトされたベースバンド・エコー信号の平均周 波数を示す信号φ′′（Ｔ）を発生する工程と、 前記フィルタにかけられ周波数シフトされたベースバンド・エコー信号の平均周 波数からの前記ベースバンド・エコー信号の変動量を示す信号σ２を発生する工 程と、ゼロに近い周波数を有している前記信号成分をストップ・バンドを有して いるフィルタに通す工程と、前記ストップ・バンドを前記信号σ２の値の関数と して変更する工程とを含んでいる請求項８に記載の方法。
10. １０．前記フィルタにかけられ周波数シフトされたベースバンド・エコー信号の 平均周波数を示す信号φ′′（Ｔ）を発生する工程と、 流れ速度を表す信号を発生するように、前記信号φ（Ｔ）を前記信号φ′′（Ｔ ）と算数的に結合する工程とを含んでいる請求項８に記載の方法。
11. １１．流れ速度を表す信号を発生するように、前記信号φ（Ｔ）を前言己信号φ ′′（Ｔ）と算数的に結合する工程を含んでいる請求項９に記載の方法。
12. １２．前記信号φ′′（Ｔ）を発生する工程は、前記ベースバンド・エコー信号 の流れ信号成分の周波数の拡がりを示す信号を発生する工程を含んでいる請求項 ９に記載の方法。
13. １３．前記信号φ′′（Ｔ）を発生する工程は、前記べ・一スパンド・エコー信 号の流れ信号成分の周波数の拡がりを示す信号を発生する工程を含んでいる請求 項１０に記載の方法。
14. １４．前記信号φ′′（Ｔ）に従って表示のカラーを制御する工程は、前記ベー スバンド・エコー信号の前記流れ信号成分の出力レベルがプリセット・レベルを 超えたときに前記表示におけるカラーの発生をイネーブルすると共に該出力レベ ルが該プリセット・レベル以下に低下したときに前記表示におけるカラーの発生 をディセーブルする工程を含んでいる請求項９に記載の方法。
15. １５．前記信号φ′′（Ｔ）に従って表示のカラーを制御する工程は、前記ベー スバンド・エコー信号の前記流れ信号成分の出力レベルがプリセット・レベルを 超えたときに前記表示におけるカラーの発生をイネーブルすると共に該出力レベ ルカ該プリセット・レベル以下に低下したときに前記表示におけるカラーの発生 をディセーブルする工程を含んでいる請求項１０に記載の方法。
16. １６．流れ速度を表す信号を発生するように、前記信号φ（Ｔ）を前記信号φ′ ′（Ｔ）と算数的に結合する工程を含んでいる請求項１０に記載の方法。
17. １７．前記振動エネルギは、超音波エネルギを含んでおり、前記振動エネルギ変 換器は、超音波変換器を含んでいる請求項８に記載の方法。