JPH0866399A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、血流量を高い精度で計測でき
る超音波診断装置を提供することである。 【構成】本発明に係る超音波診断装置は、プローブ１０
と、プローブを駆動して被検体断面をスキャンするスキ
ャン手段と、スキャン手段の出力に基づいて断層データ
を得るＢ／Ｗイメージング部２８と、スキャン手段の出
力に基づいて速度データを得るドップラ演算部２３と、
断層データと速度データをそれぞれ複数フレーム分記憶
するメモリユニット２４と、スキャン手段によるスキャ
ンが終了した後、メモリユニット２４に記憶されている
断層データを断層像として表示する表示手段と、表示さ
れた断層像上にＲＯＩを設定するためのコンソール３０
と、メモリユニット２４に記憶されている設定されたＲ
ＯＩの位置に対応する速度データに基づいて血流量をフ
レーム毎に計算する流量演算部２５とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、組織画像及び速度デー
タを取得可能な超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】循環器の診断では、心筋の動態観測、血
流動態観測及び血流量、特に心臓から大動脈を通して全
身に供給される心拍出量の計測が重要である。従来種々
の方法が提案されており、なかでも超音波を用いた方法
が無侵襲でしかも簡易であることから非常に期待されて
いる。この方法の１つは、超音波ビームを複数方向に走
査し、その反射波の位相情報に基づいて血速度度を求
め、この血速度度に基づいて血流量を求めるものであ
る。

【０００３】しかし、この超音波を用いた血流量の計測
方法には、計測精度を低下させる次のような要因があっ
た。心拍出量を計測するケースを考えよう。なお、心臓
検査に最適なセクタスキャンが用いられるとする。

【０００４】医師は、被検体の胸壁に超音波プローブを
当接し、リアルタイムで断層像を観察しながら、胸壁に
対する超音波プローブの角度及び位置を変化させて、心
臓の流出路を縦断するような最適な断面にスキャン面を
合わせる。このスキャン面の断層像は、モニタにリアル
タイムで表示される。そして、医師は、マウスやトラッ
クボール等を操作して、流出路を横断するような最適な
位置に関心線又は関心領域（以下単に関心線という）を
断層像上に設定する。最後に、医師は、関心線の設定が
完了した時点で、血流量の演算開始を指示する。

【０００５】ところで、胸壁に対する超音波プローブの
角度及び位置の調整は厳密である必要がある。つまり、
超音波プローブの角度や位置がわずかに変化しても、最
適な断面に対してスキャン面が外れてしまう。さらに心
臓の動きに応じて最適な断面の位置も移動してしまうも
で、これに追従するように超音波プローブの角度及び位
置を微妙に調整しなければならない。したがって、医師
は、当該計測が終了するまで、スキャン面が最適な断面
から外れないように、超音波プローブを調整することに
集中しなければならない。この状態で、関心線を設定す
るための操作を行うことは実際的には非常に困難であ
り、スキャン面が最適な断面から外れてしまたり、関心
線が所望の場所に正確に設定できず、血流量等の計測の
精度は低下してしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、血流
量等を高い精度で計測できる超音波診断装置を提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、被検体に当接され、超音波を送信し、且つ反射
波を受信するプローブと、前記プローブを駆動して、前
記被検体の断面を超音波ビームでスキャンするスキャン
手段と、前記スキャン手段の出力に基づいて断層データ
を得る手段と、前記スキャン手段の出力に基づいて速度
データを得る手段と、前記断層データを複数フレーム分
記憶する第１の記憶手段と、前記速度データを複数フレ
ーム分記憶する第２の記憶手段と、前記スキャン手段に
よるスキャンが終了した後、前記第１の記憶手段に記憶
されている前記断層データを断層像として表示する表示
手段と、前記表示手段により表示された断層像上にＲＯ
Ｉを設定するための操作手段と、前記第２の記憶手段に
記憶されている前記ＲＯＩ上の速度データに基づいて、
血流速度分布、血流量、組織速度の少なくとも１つを求
める手段とを具備する。

【０００８】

【作用】本発明では次のような作用が実現される。被検
体に当接され、超音波を送信し、且つ反射波を受信する
プローブを介して、被検体の断面が超音波ビームにより
スキャンされる。受信信号に基づいて断層データと、速
度データとが得られる。複数フレーム分の断層データ
と、速度データとが記憶される。スキャンが終了した後
に、記憶されている断層データに基づいて断層像が再生
され表示される。オペレータの操作により、再生され表
示される断層像上にＲＯＩが設定される。このＲＯＩ上
の速度データに基づいて血流量が計算される。オペレー
タは、断層像を再生しながらＲＯＩを設定できる。つま
り、オペレータは、スキャン中はプローブを操作してス
キャン面を最適な断面に合わせる作業に専念でき、また
再生中はプローブの操作に煩わされることなくＲＯＩを
最適な場所に設定することに専念できる。これにより、
プローブを操作することと、ＲＯＩを最適な場所に設定
するという２つの操作を同時に行う繁雑さが解消され、
スキャン面を最適な断面に合わせる精度が向上し、且つ
ＲＯＩを最適な場所に設定する精度が向上する。したが
って、血流量等の計測精度が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。まず、ここで取り扱われる様々な血流の量に関
する名称を簡単に定義する。瞬間血流量とは、関心領域
（ＲＯＩ）を極短時間に流動する血液量のことをいい、
簡単には血管断面内の微小面積毎の血速度度を積分する
ことにより与えられる。以下では、瞬間血流量を単に血
流量と称する。なお、関心領域が流出路に設定されたと
き、血流量は流出量として求められ、関心領域が流入路
に設定されたとき、血流量は流入量として求められる。

【００１０】１回拍出量とは、１回の拍動により心室か
ら拍出される血液量のことをいい、１回の拍動期間内に
求められた流出量又は流入量の積分値として与えられ
る。心拍出量とは、１分間に心室から拍出される血液量
のことをいい、１回拍出量に心拍数を乗算することによ
り与えられる。

【００１１】図１は本発明の一実施例による超音波診断
装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装
置はＣＰＵ２７を制御中枢として以下のように構成され
る。クロック発生器１１は、クロックパルスを発生す
る。レートパルス発生器１２は、クロックパルスを分周
し、例えば５ＫＨｚのレートパルスを発生する。このレ
ートパルスはチャンネル数分に分配され、送信遅延回路
１３で超音波をビーム状に集束し、且つ超音波ビームを
予定の方向に振るために必要な遅延時間がチャンネル毎
に与えられ、パルサ１５に送り込まれる。パルサ１５
は、レートパルスを受けたタイミングで高周波の電圧パ
ルスをチャンネル毎に出力する。この電圧パルスはケー
ブル１６を介してプローブ１０の先端に装備された振動
子アレイの各素子に供給される。これにより、プローブ
１０から超音波パルスが被検体内に送信される。送信さ
れた超音波パルスは、音響インピーダンスの境界で反射
する。この反射波は、プローブ１０の振動子アレイの各
素子で受信され、電気信号に変換され、ケーブル１６、
増幅器１７を介して受信遅延回路１４に送り込まれる。
この信号は受信遅延回路１４でチャンネル毎に遅延時間
を与えられ、加算される。受信遅延回路１４の出力信号
は、Ｂ／Ｗイメージング部２８で検波される。この検波
信号はディジタルに変換される。これにより、Ｂモード
画像、つまり組織断層像の元になる断層データが生成さ
れる。この断層データは、ディジタル・スキャン・コン
バータ（ＤＳＣ）２９を介してディスプレイ２６に送ら
れ、そこで断層像としてビジュアルに濃淡表示される。
また、断層データは、メモリユニット２４に送られ、記
憶される。

【００１２】また、受信遅延回路１４の出力信号は、参
照信号発生器１８で発生される超音波の基本周波数ｆ0
（例えばｆ0 ＝３．５ＭＨｚ）の参照信号とミキサ１９
により掛け合わされ、ローパスフィルタ２０に導入され
る。ミキサ１９とローパスフィルタ２０とはそれぞれ２
系統設けられ、直交検波回路を構成する。直交検波回路
によりドプラ偏移周波数の情報を有するドプラ信号が実
部、虚部に相当する２つの信号として得られる。２系統
のミキサ１９には位相が９０°異なる参照信号がそれぞ
れ供給される。ドプラ信号はＡ／Ｄ変換器２１によりデ
ィジタル化され、ＭＴＩフィルタ２２を通してドプラ演
算部２３に送られ、そこで複数のサンプル点各々につい
て血速度度が演算される。ＭＴＩフィルタ２２は、ドプ
ラ信号から心筋などの運動速度の遅い反射体からのクラ
ッタ成分を除くためのハイパスフィルタとして構成され
る。ＭＴＩフィルタ２２を通過した血流のドプラ信号だ
けが、ドプラ演算部２３に供給される。１本の走査線に
対して、例えば０．５ｍｍ間隔で複数のサンプル点が設
定される。ドプラ演算部２３はサンプル点毎に血速度度
を演算する。速度データはＤＳＣ２９を介してディスプ
レイ２６に送られ、リアルタイム表示される。これは、
通常カラードプラと呼ばれて実用化されているものであ
る。ＭＴＩフィルタ２２のカットオフ周波数を心筋の移
動速度以下にすると、同様にして心筋の速度がカラーで
表示される。これを通常、組織ドプラと読んでいる。ド
プラ演算部２３からの速度データは、メモリユニット２
４にも送られ、記憶される。メモリユニット２４に記憶
されている速度データは、流量演算部２５に送られる。
流量演算部２５は速度データに基づいて血流量、１回拍
出量、心拍出量等の血流に関する定量的情報を計算す
る。

【００１３】心電計５４は、心臓の動きに応じた心電図
波形を電圧変化として測定する。心電計５４の出力は、
ＣＰＵ２７、ＤＳＣ２９を介してディスプレイ２６に断
層像の下部等に心電図波形として刻々表示される。ま
た、心電図データは、ＣＰＵ２７からメモリユニット２
４に送られ、記憶される。

【００１４】図２は、コンソール３０の主要部の構成図
である。コンソール３０には、血流量測定モードをＯＮ
／ＯＦＦするためのスイッチ１０１、ドプラモードのス
キャン領域の視野角を選択するためのスイッチ１０２〜
１０４、ドプラモードのスキャン領域をステアリングす
るためのスイッチ１０５、断層像データ、速度データ、
オーバレイデータ及び心電図データのメモリユニット２
４へのメモリスタートを指示するためのスイッチ１０６
が装備される。また、コンソール３０には、スキャン終
了後に、記憶された断層データを断層像として再生し表
示することに関連するものとして、再生スタートを指示
するためのスイッチ１０７、再生ストップを指示するた
めのスイッチ１０８、スロー再生を指示するためのスイ
ッチ１０９、フリーズ（静止）を指示するためのスイッ
チ１１０、早送り再生をを指示するためのスイッチ１１
１、逆再生を指示するためのスイッチ１１２等が装備さ
れる。また、コンソール３０には、血流量を求める場所
としてのＲＯＩの設定に関連するものとして、ＲＯＩの
設定スタートを指示するスイッチ１１３、ディスプレイ
２６の画面上にカーソルでＲＯＩを掃引するためのトラ
ックボール（又はマウス又はディジタイザ）１１３及び
サブスイッチ１１５が装備される。さらに、コンソール
３０には、ＲＯＩの設定が完了した後に血流量計算のス
タートを指示するスイッチ１１６が装備される。

【００１５】図３は、メモリユニット２４のブロック図
である。メモリユニット２４は、ＣＰＵ２７のサブコン
トローラとしてのメモリコントローラ２０１を制御中枢
として、オーバレイデータを記憶するためのオーバレイ
フレームメモリ２０２、ｎ≧１として、ｎフレーム分の
断層データを記憶するための第１のフレームメモリ群２
０３、ｎフレーム分の速度データを記憶するための第２
のフレームメモリ群２０４、流量演算部２５で計算され
た流量データを記憶するための流量データメモリ２０
５、心電図データを記憶するための心電図データメモリ
２０６とから構成される。

【００１６】次に本実施例の動作について説明する。こ
こでのスキャン方式は、セクタスキャンであるとする。
Ｂモードのスキャン領域は例えば９０°の視野角を有
し、ドプラモードのスキャン領域はそれより狭い例えば
１５°、２０°、３０°、４５°又は６０°の視野角の
中から選択される。ドプラモードのスキャン領域は、Ｂ
モードのスキャン領域に含まれる。超音波の送信及び受
信の遅延制御により決まる超音波の総合的な伝搬経路
を、走査線と称する。Ｂモードのスキャン領域には複数
の走査線が含まれる。ドプラモードのスキャン領域には
それより少ない例えば８本の走査線が含まれる。Ｂモー
ドスキャンではＢモードのスキャン領域内の各走査線に
関して超音波の送受信が１回ずつ行われる。ドプラモー
ドスキャンではドプラモードのスキャン領域内の走査線
１本１本に対して超音波の送受信が２回以上、例えば１
６回ずつ行われる。断層データと流量データとが略同一
の時相で得られるように、１フレーム分のスキャンに
は、Ｂモードスキャンとドプラモードスキャンとが混合
される。この混合スキャンをＢ／Ｄモードスキャンと称
する。このＢ／Ｄモードスキャンでは、ドプラモードの
スキャン領域外であって、Ｂモードのスキャン領域に含
まれる複数の走査線に対して個々に送受信が１回ずつ行
われる。Ｂモードのスキャン領域内であって、ドプラモ
ードのスキャン領域に含まれる８本の走査線に対しては
個々に、Ｂモードのために送受信が１回行われ、その
後、ドプラモードのために送受信が１６回繰り返され
る。

【００１７】図４は本実施例による血流量測定のために
要求されるオペレータの操作手順を示すタイムチャート
である。血流量を測定するために、Ｂ／Ｄモードスキャ
ンが実行される。当初は、スイッチ１０１はＯＦＦの状
態である。この状態では、従来と同様に図５（ａ）に示
すようにカラーの速度画像が断層像に重ねられてリアル
タイムでディスプレイ２６に表示される。スイッチ１０
１をＯＮに切り替えると、血流量測定モードが起動す
る。血流量測定モードでは、ＣＰＵ２７は、画面上でド
プラモードのスキャン領域を示すためのオーバレイデー
タを作成する。このオーバレイデータは、フレームデー
タであり、ドプラモードのスキャン領域がそれを囲む例
えば点線マーカとして表現されている。血流量測定モー
ドが起動した状態では、図５（ａ）に示すようにカラー
の流速画像が断層像に重ねられてリアルタイムでディス
プレイ２６に表示されるか、又は図５（ｂ）に示すよう
に速度画像のカラー表示が消え、ドプラモードのスキャ
ン領域を示す点線マーカがオーバレイとして断層像に重
ねられてリアルタイムでディスプレイ２６に表示され
る。

【００１８】オペレータは、この表示態様で、まず断層
像を観察しながらスキャン面を最適な断面、ここでは左
室流出路の横断面の中心を通る心臓の縦断面に合致させ
るために、プローブ１０を操作する。つまり、オペレー
タは、被検体の胸部表面に対するプローブ１０の当接位
置及び角度を調整する。心臓を代表的な臓器とする循環
器疾患の診断では、最適断面を選ぶことが、血流量を高
精度で得るために不可欠である。図５（ａ）のカラー流
速画像を断層像に重ねて表示する表示態様では血流状態
をリアルタイムでとらえ易く、一方、速度画像の表示が
消え、点線マーカを断層像に重ねて表示する表示態様で
は断層像が速度画像に隠れて見えにくくなるという不具
合が解消され、スキャン面を最適断面に合わせ易くな
る。スキャン面を最適断面に合わせ易い表示態様をオペ
レータは選択できる。

【００１９】スキャン面が最適断面に合わせられた後、
オペレータは当該プローブ１０の位置及び角度を保持し
たままで、ドプラモードのスキャン領域が左室流出路断
面を最小限カバーするようにマーカを参照してスイッチ
１０５を操作して図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すよう
にドプラモードのスキャン領域をステアリングし、また
スイッチ１０２〜１０４を操作して図７（ａ）及び図７
（ｂ）に示すようにドプラモードのスキャン領域の視野
角を選択する。

【００２０】次に、オペレータは、メモリスタートのス
イッチ１０６を操作する。このときのオーバレイデータ
（図８（ａ）参照）が、ＣＰＵ２７からメモリユニット
２４のオーバレイフレームメモリ２０２に送られ、記憶
される。また、スイッチ１０６の操作後の複数の心拍サ
イクル（例えば５〜１０心拍サイクル）分に相当するｎ
フレーム分の断層データ（図８（ｂ）参照）が、メモリ
ユニット２４の第１のフレームメモリ群２０３に記憶さ
れる。断層データにはフレーム単位でデータ収集時刻が
メモリスタートからの経過時間として属性される。ま
た、スイッチ１０６の操作後の複数の心拍サイクル（例
えば５〜１０心拍サイクル）分に相当するｎフレーム分
の速度データ（図８（ｃ）参照）が、メモリユニット２
４の第２のフレームメモリ群２０４に記憶される。同様
に、速度データにはフレーム単位でデータ収集時刻がメ
モリスタートからの経過時間として属性される。さら
に、スイッチ１０６の操作後の複数の心拍サイクル分の
心電図データが心電図データメモリ２０６に記憶され
る。同様に、心電図データにはデータ収集時刻がメモリ
スタートからの経過時間として属性される。

【００２１】断層データ、速度データ、心電図データに
はデータ収集時刻が属性されているので、これらデータ
を時系列で表示することが可能であり、且つ各データ間
で時間的に対応させることが可能となる。

【００２２】なお、メモリユニット２４にメモリスター
トを指示しているが、常に一定量のデータ、例えば１０
秒分のデータが記憶していて、１０秒を過ぎたデータは
オーバーフローさせ、メモリストップを指示するとその
時刻以前の１０秒間のデータがメモリされる様にしても
よい。

【００２３】所定の心拍サイクル分の断層データ、速度
データ及び心電図データの記憶が完了した時点で、ＣＰ
Ｕ２７の制御によりＢ／Ｄモードスキャンが自動的に終
了される。

【００２４】スキャン終了後、オペレータは任意の時刻
に、再生スタートのスイッチ１０７を操作する。これに
より、断層データがデータ収集時のフレームレートで順
番にメモリユニット２４の第１のフレームメモリ群２０
３から読み出され、ＤＳＣ２９を介してディスプレイ２
６に断層像としてビジュアルに動画で表示される。スキ
ャン中に画像をリアルタイムで表示するのではなく、ス
キャン終了後にメモリユニット２４に記憶されている断
層データ等をディスプレイ２６に動画像として表示する
ことを、“再生”と定義する。このとき、第２のフレー
ムメモリ２０２群から流速データ又はオーバレイフレー
ムメモリ２０２からオーバレイデータが読み出され、デ
ィスプレイ２６に、カラー流速画像又はドプラモードの
スキャン領域を表すマーカが断層像に重ねられて（オー
バレイ）表示される。

【００２５】メモリユニット２４から断層データを読み
出すフレームレート及び順序は変更可能であり、オペレ
ータはスイッチ１０９〜１１１を適当に操作することに
より任意の速度で断層像を再生し、また特定の断層像を
フリーズで静止させて表示させ、また逆向きに再生する
ことが可能である。また、メモリユニット２４に記憶さ
れているｎフレーム分の断層データを一通り再生し終わ
ると、再び１心拍目からエンドレスで再生するようにＣ
ＰＵ２７が制御することは好ましい。

【００２６】次にオペレータはスイッチ１１３を操作を
契機にＲＯＩの設定操作に移行する。この操作によりデ
ィスプレイ２６の断層像上にカーソルがオーバレイで表
示される。オペレータは、再生された断層像上にトラッ
クボール１１４を操作してＲＯＩを最適な場所に線引き
する。図９はＲＯＩが設定された様子を示す図である。

【００２７】ＲＯＩを最適な場所に設定した後は、オペ
レータはスイッチ１１６を操作して血流量の計算開始を
指示する。設定されたＲＯＩの位置情報が、ＣＰＵ２７
からメモリコントローラ２０１に供給される。メモリコ
ントローラ２０１は、この情報にしたがって第２のフレ
ームメモリ群２０４を制御し、設定されたＲＯＩの位置
に対応する複数のサンプル点の速度データを流量演算部
２５に読み出させる。流量演算部２５は、読み出された
速度データに基づいて血流量を計算する。この流量デー
タは、ＤＳＣ２９を介してディスプレイ２６に数値表示
されるか、血流量の時間的変化を示すグラフとして表示
されるか、又はその両方が表示される。なお、グラフデ
ータは例えばＤＳＣ２９で構成される。また、流量デー
タは、流量データメモリ２０５に送られ、データ収集時
刻を属性されて記憶される。

【００２８】上述したように循環器疾患の診断では、血
流量等の定量的情報を測定する際には、断面の設定、及
びＲＯＩの設定が好適に行われることが、精度の高い測
定を達成するために不可欠である。本実施例では、オペ
レータはスキャンと平行してリアルタイムで断層像を観
察しながらプローブ１０を操作して最適断面を選定す
る。特に、流出量と流入量とを同時に計測する場合、ド
プラスキャン範囲が流出口と流入口とを含むように最新
の注意を払って断面を設定しなければならない。また、
スキャン終了後、再生画像を観察しながらＲＯＩを設定
する。つまり、ＲＯＩの設定操作はスキャンと平行して
行う必要がない。したがって、オペレータはスキャン中
は最適断面を選ぶためにプローブ１０の操作に専念する
ことができ、さらにスキャン終了後、プローブ１０の操
作に煩わされることなくＲＯＩの設定操作に専念でき
る。したがって、断面の選定及びＲＯＩの設定が好適に
行い得る環境が提供される。これにより、精度の高い血
流量等の測定が実現される。

【００２９】次に、ＲＯＩの設定方法ついて説明する。
ここでは流出量を求めるケースを想定する。左室流出路
の横断面は略円形である。この場合、最適な断面は、左
室流出路の横断面の中心を通る心臓の縦断面である。ま
た、最適なＲＯＩの場所は、左室流出路を横断する場所
である。血流量を求める方法としてはビーム直交法と、
流線直交法とが提案されているが、本実施例に採用され
る方法はいずれかに限定されるものではない。図１０
（ａ）はビーム直交法のＲＯＩを示しており、図１０
（ｂ）は流線直交法のＲＯＩを示しており、図１０
（ｃ）は進歩的な流線直交法のＲＯＩを示している。図
１０（ａ）乃至図１０（ｃ）においてドプラモードの走
査線を一点鎖線で示している。また、図１０（ａ）乃至
図１０（ｃ）において血流の流線ベクトルを矢印で示し
ている。

【００３０】ビーム直交法では、ＲＯＩA-A が例えば左
室流出路を横断し、且つドプラモードの全ての走査線と
直交するように直線、曲線、又はそれらの混合線で引か
れる。流線直交法では、ＲＯＩA-A が例えば左室流出路
を横断し、且つ、血流の流線ベクトルに対して直交する
ように、直線、曲線、又はそれらの混合線で引かれる。
血流の絶対速度を求めるには、走査線と血流方向とのな
す角度が必要である。ビーム直交法は、８本の走査線上
の同じ深さの点を連結するようにＲＯＩを引けばよく、
自動化も容易であるので、オペレータは深さだけを調整
すればよく、ＲＯＩA-A の設定操作が簡易であるという
優位性を持っているが、走査線毎に角度を入力する必要
があり面倒であるという反面性も合わせ持っている。流
線直交法は、オペレータは速度ベクトルを判断してそれ
に直交するようにＲＯＩを必要があり、面倒であるが、
角度の入力が不要であるという優位性を有する。図１０
（ｃ）のように同心円状の複数のＲＯＩを設定すること
もでき、この場合は１本のＲＯＩに比べてサンプル点の
増加に応じて測定精度が向上する。このようにプローブ
操作によるデータ収集とＲＯＩ設定の時刻を別々にする
ことにより、同一データに対して最適なＲＯＩ設定又は
複数のＲＯＩ設定が可能となり、さらに精度が向上す
る。また、流出口と流入口それぞれにＲＯＩを設定して
同じフレームの速度データを使って流出量と流入量とを
同時に計測できる。これはプローブ操作によるデータ収
集とＲＯＩ設定とを同時に行う従来では到底不可能であ
る。なお、血管の血流量を計測する場合、ビーム直交法
では図１１（ａ）のようにＲＯＩが設定され、流線直交
法では図１１（ｂ）のようにＲＯＩが設定される。

【００３１】次に血流量の計測方法について説明する。
通常、血管（動脈系）や左室流出路は断面が円形で速度
も軸対称で分布すると考えられる。この血管断面を同心
の複数の円環の集まりと考える。各円環は、サンプル点
が１つずつ幅中心に存在するように設定される。サンプ
ル点の間隔をａとする。各円環の幅はａである。血管断
面の中心に１つのサンプル点が存在するものと考える
と、中心からサンプル点までの距離はそれぞれ、ａ、２
・ａ、３・ａ、…となる。中心から各円環の内側の半径
はそれぞれ、ａ／２、ａ＋ａ／２、２・ａ＋ａ／２、…
となる。ここで中心からｉ番目の円環の内側の半径をＲ
i とする。円環の断面積Ｓ_i は、 Ｓ_i ＝π・Ｒi ² −π・Ｒi-1 ² ＝π・（Ｒi ² −Ｒi-1 ² ） で与えられる。

【００３２】各サンプル点の絶対速度値を中心から順に
Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、…、Ｖ_i 、…、Ｖ_n とする。速度分布が血
管断面の中心に関して対称であるとすれば、ｉ番目の円
環を流れる血流量ｑ_i は ｑ_i ＝Ｖ_i ・Ｓ_i で与えられる。

【００３３】したがって、血管を流れる血流量Ｑは、 で与えられる。

【００３４】なお、速度分布は完全には対称とは限らな
いから、血管断面の中心から等距離にある２つのサンプ
ル点の速度値の平均値を上記Ｓ_i として採用することが
通常行われている。

【００３５】次にディスプレイ２６の表示方法について
説明する。図１２はディスプレイ２６の表示画面の一例
を示す。ここで説明する表示画面はＣＰＵ２７の制御で
実現される。スキャンのフレーム周期が６４ｍｓである
とすれば、毎秒約１６枚（１６フレーム）分の断層デー
タ及び速度データが得られることになり、このデータは
心電図データと共に例えば５秒間分がメモリユニット２
４に記憶される。毎秒約１６フレームとすれば、５秒間
で８０フレームの２次元データが記憶される。各データ
は時刻情報を持っているから、流量演算部２５で演算さ
れた流量も時刻情報を有しており、断層像のフレーム及
び心電波形と対応づけることができる。

【００３６】図１３は、断層像のフレームに時間的に早
い順に番号を付け、その時刻に対応する心電図電圧、左
室流出路の流量、左室流入路の流量等の表であり、この
表はＣＰＵ２７で作成され、ＣＰＵ２７の内部メモリ又
はメモリユニット２４に記憶される。更に、速度プロフ
ァイルを得るための各サンプル点での速度データ等が必
要に応じて加えられる。ＣＰＵ２７は速度データや流量
データ等に基づいて後述するような各種グラフを作成す
る。これらグラフデータは、図１２に示すようにディス
プレイ２６に断層像と共に同一画面に各種時間波形とし
て表示される。グラフデータは、ＣＰＵ２７で作成して
もよいし、流量演算部２５で作成してもよい。

【００３７】図１２に示すようにディスプレイ２６の画
面左側に断層像とドプラモードのスキャン領域を示すマ
ーカが表示され、右側には各種データが横軸を時間とし
てグラフで表示される。断層像の下側に、１回拍出量が
「ＳＶ＝７３(ml)」、心拍出量が「ＣＯ＝４５７０(m
l)」，平均心拍数が「ＨＲ＝６８(/sec)」のように数値
表示される。

【００３８】図１２の右側最上段は、横軸が時間経過、
縦軸が血流量を表し、ＲＯＩが引かれた左室流出路から
拍出する流出量の時間変化を表すグラフである。右側上
から２段目には、左室流出路の径方向の位置Ｄに沿った
血流量の分布を示す速度プロファイルが時系列に等間隔
で配列されたグラフである。この速度プロファイルの時
間的変化により、左室流出路の径方向の速度分布が時々
刻々変化している様子が観察される。右側上から３段目
は、横軸が時間経過、縦軸が血流量を表し、ＲＯＩが引
かれた左室流入路から流入する流入量の時間変化を表す
グラフである。なお、流出量の時間的変化と、流入量の
時間的変化とは時相がずれているが、１回の拍動当たり
の血流量の平均値としては等しい。右側下段は、心電図
波形を表すグラフである。

【００３９】流出量と、流入量とを同時に計測するに
は、左室流出路と左室流入路とを含むようにドプラモー
ドのスキャン領域が広く設定される必要がある。また、
左室流出路と左室流入路とにそれぞれ１つずつ合計２本
のＲＯＩを設定し、ＲＯＩ毎に血流量を求めることが必
要である。２本のＲＯＩを設定することに代えて、１本
のＲＯＩを左室流出路から左室流入路に至るように長く
設定してもよい。この場合、正極性の血流速度に基づい
て流出量が求められ、負極性の血流速度に基づいて流入
量が求められる。右側最下段には、心電図波形が表示さ
れる。

【００４０】右側の全てのグラフは時相が一致されて表
示される。ＣＰＵ２７により、右側のグラフの時間軸に
沿って時相マーカが配置される位置は、左側の断層像の
時相に対応している。例えば、断層像が動画として再生
されたり、早送り再生や逆再生等で表示されると、それ
に合わせてこの時相マーカが左右に移動して、断層像の
時相とグラフ上の数値との関係が明瞭に示されるように
なっている。オペレータがトラックボール１１４を使っ
て時相マーカを移動させると、ＣＰＵ２７の制御によ
り、時相マーカの位置に対応する時相の断層像が表示さ
れる。右側上から２段目のプロファイルに於ても、点線
で示すように対応する時相が示されている。

【００４１】心電図波形はフレーム間隔より細かい間隔
でデータを表示する必要が有り、後述するように図１３
のフレーム間にさらに細かい時間間隔を設定し、心電図
以外のデータについては補間データを用いることができ
る。

【００４２】１回拍出量に平均心拍数を掛ければ心拍出
量となり、単位を(ml/min)として、平均心拍数と共に断
層像の下側に数値表示される。これらのデータを記録す
る場合には、図示しない専用のキーボードあるいは通常
のキーボード又はマウス等で必要なデータのみを選択し
て記録することができ、また必要な所見等も追記するこ
とが容易である。

【００４３】以上説明したように、複数フレーム分の断
層データ及び速度データをメモリユニット２４に一時的
に蓄えることで、断面の選定操作とＲＯＩの設定操作と
を時分割で行うこと、つまり、スキャン中はオペレータ
はプローブ１０の操作に専念でき、またスキャン終了後
にプローブ１０の操作に煩わされることなくＲＯＩの設
定操作に専念できる。これは、最適な断面にスキャン面
を合わせられ、しかも最適な場所にＲＯＩを設定できる
ような余裕をオペレータに与えることを意味し、高精度
の血流量計測の実現につながる。

【００４４】このような時分割方式の採用は、流量測定
のみならず、他の循環器疾患の診断に必要な他のデータ
も同時に得ることを可能とする。以下に、他のデータも
同時に得ることを可能にする第１実施例の変形例につい
て述べる。

【００４５】通常はプローブ１０は１個であるが、血流
量と同時に血圧の変化に比例する血管（例えば大動脈）
の径の変化を計測すると、循環器系あるいは心機能の評
価に有益な指標（例えば圧・容積曲線など）が得られ
る。図１４には２個のプローブ１０ａ、１０ｂを用いた
超音波診断装置の構成が簡略的に示されている。図１の
レートパルス発生器１２、送信遅延回路１３、パルサ１
５、ＡＭＰ１７、受信遅延回路１４をまとめて送受信回
路５０としてあり、ミキサ１９、ローパスフィルタ２
０、参照信号発生器１８、Ａ／Ｄ変換器２１、ＭＴＩフ
ィルタ２２、ドプラ演算部２３をまとめてドプラ部５２
としてある。その他、図１と同じ部分には同符号を付し
てある。

【００４６】イメージング部２８、ドプラ部５２の出力
はメモリユニット２４に入力すると共にＤＳＣ２９に入
力されディスプレイ２６に表示される。変位計測部５３
で求められた血管径の変位計測のデータは、同一トラン
スジューサで検出された血管断面像と共にメモリユニッ
ト２４に入力しメモリされる。また、心電計５４から得
られる心電図波形あるいはＲ波のタイミングが入力器３
０、ＣＰＵ２７を経由してメモリユニット２４にメモリ
される。医師は２個のプローブ１０ａ、１０ｂによりそ
れぞれ血流量と血管径の変位を測定するに適した断面を
選んでコンソール３０のメモリスタートボタン１０６を
押すと夫々のデータはメモリユニット２４に記憶され血
流量測定の場合と同様数心拍（例えば５〜１０心拍）分
記憶され、この後の種々の操作により目的とする心機能
の評価指標をＣＰＵ２７で演算させ、ディスプレイ２６
上にグラフ又は数値で表示されることができる。この場
合、既に計測しておいた患者の最高血圧値、最低血圧値
をコンソール３０を通して入力し心機能パラメータの計
算に用いることができる。

【００４７】このように、血管や心臓を代表的な臓器と
する循環器疾患の診断では、計測のための最適断面を選
ぶことが、精度の高い再現性のあるデータを得るために
不可欠であるが、本実施例では、医師が最適断面を選ぶ
ことに専念し、その断面でのデータを一旦記憶し、再生
された画像上で各種操作を行うことで流量計測のための
ＲＯＩを最適な位置に設定することにより容易に高精度
で再現性のある流量データを得ることができ、超音波に
よる定量的な心機能パラメータの計測が実用的となる。
さらに、複数方向の超音波ビームを用いた血流量、特に
心拍出量計測において、同一のデータに対してビーム直
交法、流線直交法、両方のいずれかを選択することがで
き、またさらに複数の曲線あるいは、左室流出路と左室
流入路となどの複数の領域を設定してデータ数を多くし
た場合などは、本実施例のようにプローブ操作とＲＯＩ
設定とを時間的に分離したことによって初めて精度を上
げることができる。特に左室流出路を十分カバーできる
が操作性がやや繁雑であった流線直交法では操作性向上
の効果が大きく、精度の高い計測が実用可能となる。ま
た、走査線のそれぞれに時間遅れがあるが、数心拍分の
メモリされたデータから補間によって時間差の誤差を極
小にする様な演算を施すことが容易にできるようにな
る。また、血流のみならず、さらに心電図、血管径の変
位、最高血圧、最低血圧などの多くのデータを入力しそ
れらの値と関連させた心機能パラメータを算出すること
も可能となり、機能が大幅に拡大される。

【００４８】さらに、断層像と血流量等の時間的に変化
するグラフデータを同一画面に、且つ時相を対応付けて
表示することができ、各時相での詳細な心機能解析が可
能である。また、このようにすれば、必要な情報のみを
確実に記録することができ、また添付情報も追記するこ
とができるため、医療データの記録として最適なものと
なる。

【００４９】心拍動に伴って心臓自体が動いており、従
って流入口や流出口も時々刻々と位置が変化する。この
ような場合は、大動脈あるいは僧帽弁の弁輪部を輪郭抽
出の手法により自動的に求め、それをもとに一旦マニュ
アルで設定されたＲＯＩを流入口や流出口の移動に追従
させるようにすることも可能である。本発明は上述した
実施例に限定されることなく種々変形して実施可能であ
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明では次のような効果が実現され
る。被検体に当接され、超音波を送信し、且つ反射波を
受信するプローブを介して、被検体の断面が超音波ビー
ムによりスキャンされる。受信信号に基づいて断層デー
タと、速度データとが得られる。複数フレーム分の断層
データと、速度データとが記憶される。スキャンが終了
した後に、記憶されている断層データに基づいて断層像
が再生され表示される。オペレータの操作により、再生
され表示される断層像上にＲＯＩが設定される。このＲ
ＯＩ上の速度データに基づいて血流量が計算される。オ
ペレータは、断層像を再生しながらＲＯＩを設定でき
る。つまり、オペレータは、スキャン中はプローブを操
作してスキャン面を最適な断面に合わせる作業に専念で
き、また再生中はプローブの操作に煩わされることなく
ＲＯＩを最適な場所に設定することに専念できる。これ
により、プローブを操作することと、ＲＯＩを最適な場
所に設定するという２つの操作を同時に行う繁雑さが解
消され、スキャン面を最適な断面に合わせる精度が向上
し、且つＲＯＩを最適な場所に設定する精度が向上す
る。したがって、血流量等の計測精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波診断装置のブロ
ック図。

【図２】図１のコンソールの主要部の構成を示す図。

【図３】図１のメモリユニットのブロック図。

【図４】本実施例の動作を示すタイムチャート。

【図５】血流量計測モードの起動前後の表示画像の変化
を示す図。

【図６】ドプラモードのスキャン領域のステアリングの
説明図。

【図７】ドプラモードのスキャン領域の視野角の選択の
説明図。

【図８】オーバレイイメージ、断層イメージ、速度イメ
ージを示す図。

【図９】ＲＯＩが設定された状態でのディスプレイの表
示画面の一例を示す図。

【図１０】ＲＯＩの設定方法の説明図。

【図１１】代表的な２種類の血流量計測方法の説明図。

【図１２】ディスプレイの表示画面の一例を示す図。

【図１３】各種データの対応表を示す図。

【図１４】変形例に係る超音波診断装置のブロック図。

【符号の説明】

１０…プローブ、 １１…クロック発生
器、１２…レートパルス発生器、 １３…送信遅延
回路、１４…受信遅延回路、 １５…パル
サ、１６…ケーブル、 １７…増幅器、
１８…参照信号発生器、 １９…ミキサ、２０
…ローパスフィルタ、 ２１…アナログディジタ
ル変換器、２２…ＭＴＩフィルタ、 ２３…ド
プラ演算部、２４…メモリユニット、 ２５…
流量演算部、２６…ディスプレイ、 ２７…
ＣＰＵ、２８…Ｂ／Ｗイメージング部、 ２９…ディ
ジタルスキャンコンバータ、３０…コンソール、
５４…心電計。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に当接され、超音波を送信し、且
   つ反射波を受信するプローブと、 前記プローブを駆動して、前記被検体の断面を超音波ビ
   ームでスキャンするスキャン手段と、 前記スキャン手段の出力に基づいて断層データを得る手
   段と、 前記スキャン手段の出力に基づいて速度データを得る手
   段と、 前記断層データを複数フレーム分記憶する第１の記憶手
   段と、 前記速度データを複数フレーム分記憶する第２の記憶手
   段と、 前記スキャン手段によるスキャンが終了した後、前記第
   １の記憶手段に記憶されている前記断層データを断層像
   として表示する表示手段と、 前記表示手段により表示された断層像上にＲＯＩを設定
   するための操作手段と、 前記第２の記憶手段に記憶されている前記ＲＯＩ上の速
   度データに基づいて、血流速度分布、血流量、組織速度
   の少なくとも１つを求める手段とを具備することを特徴
   とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 前記速度データが得られたスキャン領域
   を表すスキャン領域データを記憶する第３の記憶手段を
   さらに備え、前記スキャン領域データに基づく前記スキ
   ャン領域を示すマーカと前記速度データに基づく速度画
   像との一方が前記表示手段により前記断層像に重ねて表
   示されることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１の記憶手段に記憶されている断
   層データと、前記第２の記憶手段に記憶されている速度
   データとは相互のデータ収集時刻が対応して記憶されて
   いることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
4. 【請求項４】 前記被検体の心電図を測定し、記憶する
   手段をさらに備え、前記断層データ、前記速度データ及
   び前記心電図データは相互にデータ収集時刻が対応付け
   て記憶されていることを特徴とする請求項１記載の超音
   波診断装置。
5. 【請求項５】 前記第１の記憶手段は前記断層データを
   少なくとも１心拍期間に相当する複数フレーム分記憶
   し、前記第２の記憶手段は前記速度データを少なくとも
   １心拍期間に相当する複数フレーム分記憶することを特
   徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
6. 【請求項６】 被検体に当接され、超音波を送信し、且
   つ反射波を受信するプローブと、 前記プローブを駆動して、前記被検体の断面を超音波ビ
   ームで繰り返しスキャンするスキャン手段と、 前記スキャン手段の出力に基づいて断層データを得る手
   段と、 前記スキャン手段の出力に基づいて速度データを得る手
   段と、 前記断層データを断層像として表示する表示手段と、 前記表示された断層像上にＲＯＩを設定するための操作
   手段と、 前記ＲＯＩ上の速度データに基づいて、前記ＲＯＩに沿
   った血流速度分布、血流量、組織速度の少なくとも１つ
   を求める手段とを具備し、 前記表示手段は前記血流量の時間的変化をグラフとして
   前記断層像と共に同一画面に表示し、表示されている断
   層像の時相を表すためのマーカを前記グラフの時間軸に
   沿って表示することを特徴とする超音波診断装置。
7. 【請求項７】 前記マーカの表示位置を移動するための
   入力手段をさらに備え、前記表示手段により前記マーカ
   の位置に応じた時相の断層像が表示されることを特徴と
   する請求項６記載の超音波診断装置。
8. 【請求項８】 被検体に当接され、超音波を送信し、且
   つ反射波を受信するプローブと、 前記プローブを駆動して、前記被検体の断面を超音波ビ
   ームでスキャンするスキャン手段と、 前記スキャン手段の出力に基づいて断層データを得る手
   段と、 前記スキャン手段の出力に基づいて速度データを得る手
   段と、 前記断層データを断層像として表示する表示手段と、 前記表示手段により表示された断層像上にＲＯＩを設定
   するための操作手段と、 前記ＲＯＩ上の速度データに基づいて、血流量と前記Ｒ
   ＯＩに沿った血流速度分布とを求める手段とを具備し、 前記表示手段は前記血流量の経時的変化を表すグラフを
   表示し、時相が異なる複数の前記血流速度分布を時系列
   に配列して表示することを特徴とする超音波診断装置。