JPH09131346A - 2次元ドプラ超音波診断装置 - Google Patents
2次元ドプラ超音波診断装置Info
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- JPH09131346A JPH09131346A JP28867795A JP28867795A JPH09131346A JP H09131346 A JPH09131346 A JP H09131346A JP 28867795 A JP28867795 A JP 28867795A JP 28867795 A JP28867795 A JP 28867795A JP H09131346 A JPH09131346 A JP H09131346A
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Abstract
明に表現できる2次元ドプラ超音波診断装置を提供する
ことである。 【解決手段】本発明に係る2次元ドプラ超音波診断装置
は、被検体の断面を超音波ビームで走査する走査手段
2,3と、走査手段により得られた超音波エコーに基づ
いて速度データを断面内の多点について測定する血流情
報演算部5と、実測されている複数の近隣点の速度デー
タと補間関数とに基づいて、実測されていない点の速度
データを補間する補間手段19,21と、上記複数の近
隣点の速度データ各々をしきい値と比較する比較器28
と、比較器の比較結果にしたがって上記補間関数を変更
する変更手段20,29とを具備する。
Description
周波数偏移に基づいて速度データを断面内多点について
測定する2次元ドプラ超音波診断装置に関する。
中の例えば血流のドプラ効果により周波数偏移を受け
る。この周波数偏移から血流速度、速度分散、血流強度
(パワー)等の血流情報を演算する。2次元ドプラ超音
波診断装置は断面内の多点に対して血流情報をリアルタ
イムで演算できるようにMTIフィルタが装備されてい
る。この多点の血流情報はDSCのフレームメモリ上に
2次元分布として展開された後、2次元血流像としてモ
ニタに表示される。
十分な精度で演算するために、1つの走査方向につき、
10回程度の超音波の送受信が一般的に行なわれる。こ
の結果、1回の超音波の送受信で走査線1本分の画像情
報が得られるBモード像に比べ、2次元血流像の走査線
本数LFはかなり少なくなる。例えば PRF(超音波パルス繰返し周波数)=4kHz ND(1走査方向あたりの送受信回数)=10 FR(2次元血流像のフレーム周波数)=20Hz とすると、 LF=(1/FR)/[{1/(1000・PRF)}・ND] =(1/20)/(10/4000) =20本 となる。この走査線本数で例えば視野幅5cmの走査を
行なうと、得られる血流情報は5cm/20本=2.5
mm間隔となり、そのまま表示すると図12(a)に示
すように、原理的に速度0の背景16上で血流17は、
こま切れの状態で表示されてしまう。このため、超音波
走査線間のデータを補間により生成して、図12(b)
に示すように、血流17’が分断されないようにして表
示することが一般的に行なわれている。
れる。図14に血流像用DSC内の書込み補間回路の構
成を示す。速度データDi (iは1以上の整数)は、前
段切換器25を介して、分配回路18に送られる。分配
回路18は、速度データDiを、例えば隣り合う4本の
走査線上の同じ深さの実測された4つの速度データ(実
測データ)が同時に出力されるように並べかえる。4つ
の実測データはそれぞれ対応する乗算器19を介して加
算器21に送られここで加算されて、これにより補間デ
ータが生成される。各乗算器19には乗算係数発生回路
20から乗算係数が供給される。これら乗算係数は、所
定の補間関数にしたがって補間点と各実測点との距離に
応じて決定される。補間データは、オーバフロー等の後
処理を行う後処理回路22を介して後段切換器27に供
給される。また、後段切換器27には、前段切換器25
からディレイ回路26を介して実測データが供給され
る。後段切換器27は、実測データと補間データとを制
御回路24の制御にしたがって位置整合して図示しない
フレームメモリに出力する。このような補間処理が移動
平均処理のように4つの実測データの位置が1ピッチず
つ移動されて繰り返される。このような補間処理は、リ
ニアスキャンであってもセクタスキャンであっても基本
的に同じである。
1が超音波の走査線30と略平行に走行しているケース
を考えよう。このケースでは従来の補間処理では次のよ
うな不具合が発生する。ある段階では、補間に用いる隣
接4本の走査線に対して、血流が中央の2本については
存在しているが、両端の2本の走査線には存在していな
いという状況が生じ得る。これは、2つの実測データは
所定値以上の速度データを有しているが、他の2つの実
測データは所定値に満たない0に近い速度データを有し
ていることを意味する。補間関数は4つの実測データ全
てを用いるように且つ乗算係数の合計が1であるように
正規化されている。このため、補間データのレベルとし
ては、0の実測データに引っ張られて低下してしまい、
結果的に血流像が見え難くなったり、低階調を出力しな
いリジェクション機能が装備されているようなときには
完全に血流が消えてしまうといった問題があった。ま
た、補間に用いる隣接4本の走査線のうち、例えば右側
の2本目が血流の末端であったり、血管壁に相当してい
るような場合、同様の原理で、この血流の輪郭が膨脹し
且つぼやけるといった問題も発生する。
的細い血流であっても鮮明に表現できる2次元ドプラ超
音波診断装置を提供することである。
ラ超音波診断装置は、被検体の断面を超音波ビームで走
査する走査手段と、上記走査手段により得られた超音波
エコーに基づいて速度データを上記断面内の多点につい
て測定する手段と、実測されている複数の近隣点の速度
データと補間関数とに基づいて、実測されていない点の
速度データを補間する補間手段と、上記複数の近隣点の
速度データ各々をしきい値と比較する比較手段と、上記
比較手段の比較結果にしたがって上記補間関数を変更す
る変更手段とを具備する。
本発明では実測されている複数の近隣点の速度データ各
々としきい値との比較結果にしたがって変更される。し
たがって、しきい値より低い、つまり0又は0に近い速
度データにより補間値が引っ張られて低下することに起
因する様々な不具合を解決して、比較的細い血流であっ
ても鮮明に表現できるようになる。
る2次元ドプラ超音波診断装置の一実施の形態を説明す
る。図1に本実施の形態による2次元ドプラ超音波診断
装置の構成を示す。走査手段としての超音波プローブ2
と送受波回路3は、被検体1に超音波パルスを送波し、
被検体1中の血流のドプラ効果により周波数偏移を受け
た超音波エコーを受波する。複数の微小圧電素子が先端
に配列されている超音波プローブ2としては、セクタス
キャン用、図3に示したリニアスキャン用、他のスキャ
ン用のいずれのタイプであってもよい。
る。送信系はクロック発生器、レートパルス発生器、送
信遅延回路、パルサを含む。クロック発生器はクロック
パルスを発生する。レートパルス発生器は、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、パルサに送り込まれる。パルサは、
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。この電圧パルスは超音波プ
ローブ2の圧電素子に供給される。これにより、圧電素
子から超音波ビームがパルス状に被検体1に送波され
る。この超音波は、組織や血球等の音響インピーダンス
の境界で反射する。受信系は、プリアンプ、受信遅延回
路、加算器を含む。圧電素子で変換された電気信号は、
プリアンプを介して受信遅延回路に送り込まれる。受信
遅延回路では超音波エコーをビーム状に集束し、且つ予
定の方向からの超音波エコーを受信するために必要な遅
延時間がチャンネル毎に与えられる。遅延時間が与えら
れた電気信号は加算器で加算される。これにより受信信
号が生成される。
シーバ4で検波され、ディジタルに変換された後、Bモ
ードデータとしてB/W像用ディジタル・スキャン・コ
ンバータ6に送られる。B/W像用ディジタル・スキャ
ン・コンバータ6では、BモードデータはB/W像用書
込み補間回路7で空間的に補間された後、B/W像用フ
レームメモリ8上にBモードデータの2次元分布として
展開され、さらにB/W像用読出し補間回路9で空間的
に補間されてBモード画像データとして合成変換部14
に送られる。
は、血流情報演算部5にも取り込まれる。血流情報演算
部5は、直交位相検波回路、アナログディジタルコンバ
ータ、MTIフィルタ、自己相関器、演算部を含む。直
交位相検波回路では受信信号から、血流等の移動体のド
プラ効果による偏移周波数が検出される。この検出は超
音波の基本周波数とのミキシングによりなされる。偏移
周波数信号はアナログディジタルコンバータでディジタ
ル化される。アナログディジタルコンバータでは所定の
サンプリング周波数にしたがって、1本の走査線に対し
て例えば0.5mm間隔のサンプル点毎に偏移周波数デ
ータに変換する。MTIフィルタでは、心筋などの運動
速度の遅い反射体からのクラッタ成分が偏移周波数デー
タから除かれ、主に移動速度の速い血流成分だけが抽出
される。演算部では、MTIフィルタを通過した偏移周
波数データに基づいて、血流速度、速度分散、血流強度
(パワー)等の血流の速度データを複数のサンプル点毎
に演算する。これら速度データは、血流像用ディジタル
・スキャン・コンバータ10に送られる。
タ10では、速度データは血流像用書込み補間回路11
で空間的に補間された後、血流像用フレームメモリ12
上に速度データの2次元分布として展開され、さらに血
流像用読出し補間回路13で空間的に補間されて血流画
像データとして合成変換部14に送られる。
4で合成され、表示部15にBモード画像が濃淡画像と
して、また血流画像がカラー画像として合成表示され
る。図2には図1の血流像用書込み補間回路11の構成
が示されている。血流情報演算部5からの実測された速
度データ(実測データ)Di は、前段切換器25を介し
て分配回路18に送られる。また、血流情報演算部5か
らの実測データDiは、前段切換器25とディレイ回路
26を介して後段切換器27に送られる。分配回路18
は、隣り合う4本の走査線上であって同じ深さの近隣の
4つのサンプル点に関する4つの実測データを出力端子
T1 ,T2 ,T3 ,T4 から同時に出力する。なお、出
力端子T1 から出力される実測データをD1 で表し、出
力端子T2 から出力される実測データをD2 で表し、出
力端子T3 から出力される実測データをD3 で表し、出
力端子T4 から出力される実測データをD4 で表すもの
とする。分配回路18の出力端子T1 ,T2 ,T3 ,T
4 から出力される実測データD1 〜D4 は、それぞれ対
応する乗算器19に直接的に送られ、またそれぞれ対応
する比較器28に送られる。実測データD1 〜D4 は、
それぞれ対応する比較器28において、同一のしきい値
と比較される。しきい値より低い速度のサンプル点には
血流が存在せず、且つしきい値より高い速度のサンプル
点には血流が存在するように、当該しきい値は既定され
ている。
8による比較結果パターンに対応する補間関数選択信号
を出力する。乗算係数発生回路20は複数の補間関数を
保有し、補間関数選択回路29からの補間関数選択信号
に対応する1つの補間関数を選択する。さらに乗算係数
発生回路20は、選択した補間関数から実測データのサ
ンプル点(実測点)の位置に応じた乗算係数を4つの実
測点各々に対して求め、対応する乗算器19に乗算係数
を供給する。4つの乗算器19ではそれぞれ実測データ
が乗算係数と掛け合わされ、4つの乗算値が加算器21
で加算される。これにより補間データが計算される。
う後処理回路22を介して後段切換器27に供給され
る。後段切換器27には、前段切換器25からディレイ
回路26を介して実測データが供給される。後段切換器
27は、実測データと補間データとを制御回路24の制
御にしたがって位置整合して図示しないフレームメモリ
に出力する。
説明する。図4は分配回路18の動作を示すタイムチャ
ートである。なお、ここでは、ある深さRにおける書込
み補間処理について説明する。図4の数字は深さRの速
度データの得られた順番を示しており、連続数字は空間
的にもサンプル点が隣り合っていることを意味する。血
流情報演算部5から血流像用書込み補間回路11の前段
切換器25に速度データDi が次々と供給される。前段
切換器25には制御回路24から出力許可信号Eが供給
される。前段切換器25からは出力許可信号Eがロウレ
ベル(L)の期間PLに供給された速度データ(実測デ
ータ)Di のみが出力され、出力許可信号Eがハイレベ
ル(H)の期間PHに供給された速度データDi は出力
されない。期間PHに供給される速度データDi は、速
度データの演算に必要な同一方向に関する複数回の送受
信の繰り返しの間に生じる中間データであり、無効なも
のである。
18の出力端子T1 ,T2 ,T3 ,T4 から順番に繰り
返し出力される。隣り合う4本の走査線上であって、同
じ深さR、つまり空間的に隣り合う4つのサンプル点の
4つの実測データが出力端子T1 ,T2 ,T3 ,T4 か
ら同時に出力される段階で当該深さに関しての補間処理
が開始される。なお、説明の便宜上、出力端子T1 から
出力される実測データをD1 で表し、出力端子T2 から
出力される実測データをD2 で表し、出力端子T3 から
出力される実測データをD3 で表し、出力端子T4 から
出力される実測データをD4 で表すものとする。勿論、
D1 とD2 とは隣り合うサンプル点のデータであり、D
2 とD3 、D3 とD4 も同様である。
,T4 から出力される実測データD1 〜D4 は、それ
ぞれ対応する乗算器19に直接的に送られ、またそれぞ
れ対応する比較器28に送られる。実測データD1 〜D
4 は、それぞれ対応する比較器28において、同一のし
きい値と比較される。
関数選択回路29に取り込まれる。4つの比較結果のパ
ターンに対応する補間関数選択信号が、補間関数選択回
路29から乗算係数発生回路20に出力される。比較結
果とは血流の存在の有無を意味するものであり、この比
較結果のパターンとは、隣り合う4つのサンプル点上で
の血流の空間的分布に相当する。乗算係数発生回路20
が保有する補間関数としては、F1(X),F2(X),F3
(X),F4(X)の4種類ある。比較結果のパターンにした
がってこれら4つの補間関数が使い分けられる。選択さ
れた補間関数にしたがって実測データのサンプル点(実
測点)の位置に応じた乗算係数が4つの実測点各々に対
して求められ、乗算係数発生回路20からそれぞれ対応
する乗算器19に供給される。各乗算器19では、各実
測データが、それぞれ供給されてきた乗算係数と掛け合
わされる。そして、4つの乗算値が加算器21で加算さ
れ、これにより補間データD’が計算される。補間デー
タD’は、実測データDi に対して適当なタイミングに
挿入されて後段切換器27から出力される。
を説明する。 (1)第1の比較結果パターン 図5(a)に示すように、第1の比較結果パターンと
は、隣り合う4つのサンプル点の実測データD1 〜D4
が全て、しきい値Dthより高い、つまり補間元であると
ころの隣り合う4つの全サンプル点上に血流が存在して
いるというパターンである。なお、図5(a)におい
て、(X1 )〜(X4 )は各々のサンプル点のX座標を
表している。また、△Xは補間点と、隣のサンプル点と
の距離を表している。Lは走査線の間隔である。したが
って△Xは、0≦△X<Lの範囲内の値をとり得る。第
1の比較結果パターンでは、図5(b)に示す第1の補
間関数F1(X)が選択される。第1の補間関数F1(X)
は、全ての実測データD1 〜D4の影響が補間データ
D’に反映される、つまり全ての実測データD1 〜D4
が補間データD’の演算に用いられるように、且つ各乗
算係数F1(X1+△X),F1(X2+△X),F1(X3+△X),F
1(X4+△X)の合計が1.0になるように正規化されてい
る。第1の補間関数F1(X) にしたがって、補間データ
D’が(1)式により求められる。なお、勿論、(1)
式は比較結果パターンは変化しても共通である。
距離に応じた各々の重みで反映された補間データD’が
得られる。
の補間関数F1(X) を用いた補間方法は従来と同じであ
る。 (2)第2の比較結果パターン 図6(a)に示すように、第2の比較結果パターンと
は、中央の2つのサンプル点の実測データD2 ,D3 が
しきい値Dthより高い、つまり血流が存在し、そして両
端の2つのサンプル点の実測データD1 ,D4 の少なく
とも一方がしきい値Dthより低い、つまり血流が存在し
ていないというパターンである。第2の比較結果パター
ンでは、図6(b)に示す第2の補間関数F2(X) が選
択される。第2の補間関数F2(X) は、血流の存在する
2つの実測データD2 ,D3 のみが補間データD’に影
響を与える、つまり血流の存在する2つの実測データD
2 ,D3 のみが補間データD’の演算に用いられ、且つ
血流の存在しない2つの実測データD1 ,D4 が補間デ
ータD’に影響を与えない、つまり血流の存在しない2
つの実測データD1 ,D4 は補間データD’の演算に用
いられないように、換言すると、血流の存在しない実測
データに対する乗算係数が0.0になるように設定され
ている。したがって、第2の補間関数F2(X) にしたが
って、補間データD’が血流の存在する2つの実測デー
タのみから求められる。
ない0又は0に近い速度の実測データに引っ張られて低
下し、結果的に血流像が見え難くなったり、低階調を出
力しないリジェクション機能が装備されているようなと
きには完全に血流が消えてしまうといった問題が解決さ
れる。
パターンとは、左側又は右側の2つのサンプル点の実測
データD1 ,D2 又はD3 ,D4 がしきい値Dthより高
い、つまり血流が存在し、そして右側又は左側の2つの
サンプル点の実測データD3 ,D4 又はD1 ,D2 がし
きい値Dthより低い、つまり血流が存在していないとい
うパターンである。第3の比較結果パターンでは、図7
(b),図8(b)に示す第3の補間関数F3(X) が選
択される。第3の補間関数F3(X) は、4つの実測デー
タに対する乗算係数が全て0.0になるように設定され
ている。したがって、第3の補間関数F3(X) にしたが
って、補間データD’は,0になる。
あったり、血管壁に相当しているような場合であって
も、この血流の輪郭が膨脹し且つぼやけるといった問題
が解決される。
果パターンとは、4つのサンプル点のうち、1つのサン
プル点の実測データがしきい値Dthより高い、つまり血
流が存在し、そして残りの3つのサンプル点の実測デー
タがしきい値Dthより低い、つまり血流が存在していな
いというパターンである。第4の比較結果パターンで
は、図9(b),図10(b)に示す第4の補間関数F
4(X) が選択される。第4の補間関数F4(X) は、血流
の存在する1つのサンプル点の実測データに対する乗算
係数のみ1.0になり、且つ血流の存在しない3つのサ
ンプル点の実測データに対する乗算係数は全て0.0に
なるように設定されている。したがって、第4の補間関
数F4(X) にしたがって、補間データD’は、血流の存
在する1つのサンプル点の実測データがそのまま与えら
れる。
であっても、この血流の輪郭が膨脹し且つぼやけたり、
非常に見え難くなるといった問題が解決される。なお、
上述した第1〜第4以外の比較結果パターンに対して
は、第1の補間関数により補間データが求められる。
は、補間関数は固定的であったが、本実施の形態では実
測されている複数の近隣点の速度データ各々としきい値
との比較結果に、つまり血流の存在の有無のパターンに
したがって変更される。したがって、しきい値より低
い、つまり0又は0に近い実測データにより補間データ
が引っ張られて低下することに起因する様々な不具合が
解決され、比較的細い血流であっても鮮明に表現できる
ようになる。
ことなく種々変形して実施可能である。例えば、乗算器
19としては、図11に示すように、ROMやRAM等
の乗算用メモリ32を用いるようにしてもよく、この場
合、乗算係数発生回路20はアドレス発生回路33に置
換され、実測データはアドレスとして乗算用メモリ32
に供給されることになる。乗算用メモリ32には、RO
Mであれば、様々な実測データと乗算係数との組み合わ
せに対する各々の乗算値が予め書き込まれており、RA
Mであれば電源投入時などに書込まれる。また、補間デ
ータを隣接する4つのサンプル点の実測データから求め
るように説明したが、2点以上であれば、同様の考え方
で適用が可能である。
置は、被検体の断面を超音波ビームで走査する走査手段
と、上記走査手段により得られた超音波エコーに基づい
て速度データを上記断面内の多点について測定する手段
と、実測されている複数の近隣点の速度データと補間関
数とに基づいて、実測されていない点の速度データを補
間する補間手段と、上記複数の近隣点の速度データ各々
をしきい値と比較する比較手段と、上記比較手段の比較
結果にしたがって上記補間関数を変更する変更手段とを
具備する。
本発明では実測されている複数の近隣点の速度データ各
々としきい値との比較結果にしたがって変更される。し
たがって、しきい値より低い、つまり0又は0に近い速
度データにより補間値が引っ張られて低下することに起
因する様々な不具合を解決して、比較的細い血流であっ
ても鮮明に表現できるようになる。
波診断装置の構成図。
す図。
示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 被検体の断面を超音波ビームで走査する
走査手段と、 前記走査手段により得られた超音波エコーに基づいて速
度データを前記断面内の多点について測定する手段と、 実測されている複数の近隣点の速度データと補間関数と
に基づいて、実測されていない点の速度データを補間す
る補間手段と、 前記複数の近隣点の速度データ各々をしきい値と比較す
る比較手段と、 前記比較手段の比較結果にしたがって前記補間関数を変
更する変更手段とを具備する2次元ドプラ超音波診断装
置。 - 【請求項2】 前記変更手段は、前記しきい値より低い
速度データを除外し、前記しきい値より高い速度データ
だけから前記実測されていない点の速度データが補間さ
れるように、前記補間関数を変更することを特徴とする
請求項1記載の2次元ドプラ超音波診断装置。 - 【請求項3】 前記しきい値より低い速度データの点に
は血流が存在せず、且つ前記しきい値より高い速度デー
タの点には血流が存在するように、前記しきい値は設定
されていることを特徴とする請求項1記載の2次元ドプ
ラ超音波診断装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28867795A JP3695807B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 2次元ドプラ超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP28867795A JP3695807B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 2次元ドプラ超音波診断装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09131346A true JPH09131346A (ja) | 1997-05-20 |
JP3695807B2 JP3695807B2 (ja) | 2005-09-14 |
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JP28867795A Expired - Lifetime JP3695807B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 2次元ドプラ超音波診断装置 |
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---|---|
JP (1) | JP3695807B2 (ja) |
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