JPH1099333A

JPH1099333A - 超音波カラードプラ診断装置および超音波カラードプライメージングの信号処理方法

Info

Publication number: JPH1099333A
Application number: JP8260805A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Kanda; 良一神田; Eiichi Shiki; 栄一志岐
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-21
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: US5910118A; JP3946288B2

Abstract

(57)【要約】【課題】動きのある実質臓器からのクラッタ成分を確実
に除去し、かつ非常に低速度の血流も見逃すことなく検
出する。【解決手段】超音波カラードプラ診断装置は、時系列の
ドプラデータから成るドプラ信号をピクセル位置毎に得
る。ドプラ信号の特質に応じてクラッタ成分をドプラ信
号から除去するＭＴＩフィルタ部４５を備える。ＭＴＩ
フィルタ部４５は、ドプラ信号のクラッタ成分の瞬時的
な位相変化量を推定する手段４５ａと、推定された位相
変化量に基づきドプラ信号の位相を補正する手段４５
ｂ，４５ｃと、位相補正されたドプラ信号からクラッタ
成分に相当する一定値を減算する手段４５ｄとを備え
る。またＭＴＩフィルタ部４５は、一定値が減算された
ドプラ信号を変更可能な遮断特性でフィルタリングする
ハイパスフィルタ４５ｇと、その遮断特性をドプラ信号
の性質に応じて制御する手段４５ｅ，４５ｆとを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波カラードプ
ラ法を利用して生体内の血流の動態情報をカラーで得る
超音波カラードプライメージングに係り、とくに、心筋
などの臓器からの反射成分であるクラッタ成分を除去す
るために内蔵しているフィルタの性能向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波カラードプラ法は、超音波信号の
ドプラ効果を利用して、被検体内の血流動態の情報を体
外から非観血的に得る手法で、これを実施する超音波診
断装置は、今や目覚ましい進歩を遂げている。

【０００３】この超音波診断装置の一つのタイプとし
て、カラードプラ断層法（カラーフローマッピング（Ｃ
ＦＭ）ともいう）を実施する装置が知られている。この
カラードプラ断層法はレーダ分野で使用されているＭＴ
Ｉ（移動目標指示装置）の技術を利用したもので、断層
面の血流速度の２次元分布像を得ることができる。

【０００４】この速度分布像を得るため、超音波パルス
を送信したことに伴って生体から得られる超音波エコー
は、対応する電気信号に変換された後、実数部、虚数部
のエコー信号に分けられる。この実数部、虚数部のエコ
ー信号は共に、直交位相検波器で基準信号に対して位相
検波され、基準信号からの位相変化を表わすドプラ信号
として抽出される。この実数部および虚数部のドプラ信
号はそれぞれＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換さ
れた後、バッファメモリに一旦、各別に格納される。

【０００５】カラーフローマッピング（ＣＦＭ）を実施
するＣＦＭモードの場合、同一走査線方向に複数Ｎ回
（例えば１６回）の超音波パルスの送受信が繰り返され
る。このため、１枚の画像を再構成するのに必要なデジ
タル量のドプラデータは、実数部および虚数部の信号そ
れぞれについて、第１の次元、第２の次元および第３の
次元から成る３次元データとなり、これがＭＴＩフィル
タのバッファメモリに格納される。第１の次元は各走査
線数（番号）を表わし、第２の次元は各走査線に沿った
深さ方向のピクセル数（番号）を表わし、および第３の
次元は各ピクセルについて送受信の繰返しにより得られ
るドプラデータの数（番号）を表わす。

【０００６】このため、走査断面の同一ピクセル位置に
着目すると、Ｎ回の超音波パルスの送受信により受信エ
コーが時系列的に得られ、その受信エコーに基づいて位
相検波されたデジタルデータが第３の次元の方向に順次
並べられたものである。この第３の次元の方向に見た時
の信号の変化の速さがドプラ偏移周波数の大小、すなわ
ち物体の移動速度の大小に対応する。

【０００７】このようにしてＭＴＩフィルタのバッファ
メモリ内に形成された３次元デジタルデータ（ドプラ信
号）は各ピクセル位置の第３の次元方向のデータ列毎
に、そのクラッタ成分が除去される。このフィルタリン
グ原理は以下のようである。

【０００８】受信エコーには、血球のようにある程度以
上の速度で移動する移動体からのエコー信号と、実質臓
器のような組織からのエコー信号（クラッタ成分とい
う）とが混在している。信号強度についてはクラッタ成
分の方が血流からのエコー信号よりも大きいが、移動速
度については血流からのエコー信号の方がクラッタ成分
よりも大きい。このため、ＭＴＩフィルタのフィルタ回
路をハイパスフィルタとして構成し、その遮断周波数を
クラッタ成分を除去可能な値に設定しておく。これによ
り、検波されたドプラ信号からクラッタ成分が除去さ
れ、血流からのエコー信号が抽出される。

【０００９】このエコー信号は、その後、血流の運動状
態（血流速度、パワー、分散など）の推定処理に付さ
れ、その推定情報に基づいて２次元画像が作成される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようにＭＴＩフィ
ルタはクラッタ成分の除去に用いられているが、実質臓
器は実際には様々な原因により微妙に動いている又は動
くことがあるため、そのようなクラッタ成分と特に低速
度の血流からのエコー信号とを明確に分別することがで
きず、従来のＭＴＩフィルタの場合、必ずしも満足のい
くほど、クラッタ成分を的確且つ十分に除去できていな
いという問題がある。

【００１１】実質臓器は、（１）心臓の拍動（とくに、
心臓内の血流を診る場合に問題となる）、（２）心臓の
拍動により揺すられて発生する、その周辺臓器の動き、
（３）被検者の呼吸に因る動き（体動）、および、
（４）操作者の手振れによる動き、などにより動いてい
る、または、動くことがある。

【００１２】このため、ＭＴＩフィルタの遮断周波数を
図１１（ａ）のように低く設定すると、クラッタ成分を
十分に除去しきれず、検波信号にクラッタ成分が残って
しまう（同図の斜線部Ａ参照）。この場合、血流の運動
情報として診ている筈の画像にクラッタ成分が一体に入
り込んでしまっているから、血流の運動情報の精度に欠
け、誤診を招くなどの恐れがあった。

【００１３】反対に、図１１（ｂ）に示す如く、ＭＴＩ
フィルタの遮断周波数を高く設定すると、クラッタ成分
は的確に除去できるが、同時に血流からのエコー信号も
その一部または大半が除去されてしまう（同図斜線部Ｂ
参照）。とくに、運動速度の低い血流は画面から消えて
しまうような事態も起こり、到底、診断の目的を達成す
ることはできない。

【００１４】このようにクラッタ成分の除去と血流から
のエコー信号の抽出とに対する遮断特性の要求は相反す
るものがある。加えて、血流速度は診断部位、個人差に
応じても変わる。このため、ＭＴＩフィルタの遮断周波
数はどうしても妥協的な値に設定して置かざるを得ない
ことから、従来ではどうしてもクラッタ成分の低減効果
を十分に得ることが難しいと同時に、低速度で運動する
血流の検出能の低い状態を受容せざるを得ないという問
題があった。

【００１５】本発明は、上述した従来のＭＴＩフィルタ
が有する問題に鑑みてなされたもので、クラッタ成分と
低速度の血流からのエコー成分とを確実かつ精細に分別
できるようにすることで、動きのある実質臓器からのク
ラッタ成分を確実に除去し、かつ非常に低速度の血流も
見逃すことなく検出し、高検出能の２次元分布の血流像
を生成できる超音波診断装置を提供することを、その目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の超音波カラードプラ診断装置は、被検体内
の断面に沿って超音波信号を各走査線方向に複数回ずつ
送信するとともに当該被検体から反射されてくる超音波
エコー信号を受信する送受信手段と、前記超音波エコー
信号に基づき前記各走査線方向それぞれの同一位置から
反射されてきた複数の時系列のドプラデータから成るド
プラ信号をその位置毎に得るドプラ信号抽出手段と、前
記ドプラ信号ぞれぞれの特質にしたがって決まる特性を
用いて前記被検体の臓器が前記超音波信号を反射したこ
とに伴うクラッタ成分を当該ドプラ信号それぞれから除
去するクラッタ成分除去手段と、このクラッタ成分除去
手段によりクラッタ成分が除去された前記ドプラ信号そ
れぞれに基づいて前記断面の血流の情報をカラー表示す
る表示手段とを備えたことを特徴とする。

【００１７】好適には、前記クラッタ成分除去手段は、
前記ドプラ信号それぞれの前記クラッタ成分の瞬時的な
位相変化量を推定する位相推定手段と、この位相推定手
段により推定された位相変化量に基づき前記ドプラ信号
それぞれの位相を補正する位相補正手段と、この位相補
正手段により位相補正された前記ドプラ信号のそれぞれ
から前記クラッタ成分に相当する一定値を減算する減算
手段とを備える。

【００１８】例えば、前記位相推定手段は、前記ドプラ
信号それぞれの一部のドプラデータのみを用いて前記瞬
時的な位相変化量を推定する手段である。また例えば、
前記位相推定手段は、前記一部のドプラデータとして時
間的に隣接したドプラデータ間の複素共役乗算を含む演
算を行って前記位相変化量を推定する手段である。さら
に例えば、前記位相推定手段は、前記一部のドプラデー
タとして空間的に隣接した複数のサンプル点の平均され
た特徴に基づき前記位相変化量を推定する手段である。
また、前記位相推定手段は、前記同一位置から得られる
前記ドプラ信号全体のパワー値に応じて前記位相変化量
を修正する修正手段を含むようにしてもよい。

【００１９】また、例えば、前記位相補正手段は、前記
位相推定手段により推定された位相変化量に基づいて前
記クラッタ成分の位相変化をキャンセルする複素数信号
を生成する信号生成手段と、この信号生成手段により生
成された複素数信号を前記ドプラ信号それぞれに乗算す
る乗算手段とを備える。

【００２０】さらに、前記減算手段は、前記ドプラ信号
のそれぞれを形成する複数のドプラデータの内の任意番
目のドプラデータを前記一定値として前記減算を行う手
段であってもよい。

【００２１】さらに好適には、前記クラッタ成分除去手
段は、前記減算手段により一定値が減算された前記ドプ
ラ信号それぞれを変更可能な遮断特性でフィルタリング
するハイパスフィルタと、このハイパスフィルタの遮断
特性をそのドプラ信号のそれぞれの特徴に応じて制御す
る遮断特性制御手段とを備えることである。また、前記
クラッタ成分除去手段は、前記位相補正手段により位相
補正された前記ドプラ信号のそれぞれを変更可能な遮断
特性でフィルタリングするハイパスフィルタと、このハ
イパスフィルタの遮断特性をそのドプラ信号のそれぞれ
の特徴に応じて制御する遮断特性制御手段とを備えるこ
ともできる。これらの場合に、前記遮断特性制御手段
は、前記ドプラ信号それぞれの特徴として少なくともそ
の信号のパワー値を演算する手段と、そのパワー値に応
じて前記ハイパスフィルタの遮断周波数または次数の少
なくとも一方を制御する制御手段とを備えることができ
る。

【００２２】また、前記クラッタ成分除去手段は、前記
位相補正手段により位相補正された前記ドプラ信号それ
ぞれの補正位相量を打ち消す補正位相打消し手段を備え
るようにしてもよい。この補正位相打消し手段は、前記
信号生成手段により生成された複素数信号を位相反転さ
せる位相反転手段と、この位相反転手段により位相反転
された複素数信号を前記ハイパスフィルタから出力され
た前記ドプラ信号のそれぞれに乗算する乗算手段とを備
えることができる。

【００２３】さらに、好適には、前記ドプラ信号抽出手
段は、前記ドプラ信号のそれぞれについて実数部、虚数
部毎に直交位相検波を行う手段である。

【００２４】一方、本発明に係る超音波カラードプライ
メージングの信号処理方法は、被検体内の断面に沿って
超音波信号を各走査線方向に複数回ずつ送信するととも
に当該被検体から反射されてくる超音波エコー信号を受
信し、前記超音波エコー信号に基づき前記各走査線方向
それぞれの同一位置から反射されてきた複数の時系列の
ドプラデータから成るドプラ信号をその位置毎に得て、
前記ドプラ信号ぞれぞれの特質に応じて前記被検体の臓
器が前記超音波信号を反射したことに伴うクラッタ成分
を当該ドプラ信号それぞれから除去し、前記クラッタ成
分が除去された前記ドプラ信号それぞれに基づいて前記
断面の血流の情報をカラー表示する超音波カラードプラ
イメージングの信号処理方法であって、前記クラッタ成
分の除去のときに、前記ドプラ信号それぞれからの前記
クラッタ成分の瞬時的な位相変化量を推定し、この位相
変化量に基づき前記ドプラ信号それぞれの位相を補正
し、この位相補正された前記ドプラ信号のそれぞれから
前記クラッタ成分に相当する一定値を減算する、ことを
特徴とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００２６】（第１の実施形態）図１〜図９に基づき第
１の実施形態を超音波診断装置を説明する。

【００２７】図１に示す超音波診断装置は、超音波信号
と電気信号の間で双方向に信号変換可能な超音波プロー
ブ１と、この超音波プローブ１に接続された送信系回路
２および受信・処理系回路３とを備える。

【００２８】超音波プローブ１は、その先端に配置され
たアレイ型圧電振動子を備える。アレイ型振動子は複数
の圧電素子を並列に配置し、その配置方向を走査方向と
したもので、複数の圧電素子それぞれが送受信の各チャ
ンネルを形成する。

【００２９】送信系回路２は、基準レートパルスを発生
するパルス発生器１１と、このパルス発生器１１から出
力された基準レートパルスをチャンネル毎に遅延して駆
動パルスを発生させる送信回路１２とを備える。送信回
路１２から出力されたチャンネル毎の駆動パルスは、超
音波プローブ１の複数の振動子のそれぞれに供給され
る。駆動パルスの送信遅延時間は各チャンネル毎に制御
され、レート周波数毎に繰返し供給される。駆動パルス
の供給に応答して各振動子から超音波パルスが出射され
る。この超音波パルスは被検体内を伝搬ながら、制御さ
れた送信遅延時間により送信ビームを形成し、音響イン
ピーダンスの異なる境界面でその一部が反射してエコー
信号になる。戻ってきたエコー信号の一部または全部は
振動子で受信され、対応する電気信号に変換される。

【００３０】一方、受信・処理系回路３は、超音波プロ
ーブ１に接続された受信回路２１のほか、この受信回路
２１の出力側に置かれたＢモード処理回路２２、ＣＦＭ
モード処理回路２３、および表示回路２４を備える。受
信回路２１は、プローブ１の振動子に接続されたチャン
ネル毎のプリアンプと、このプリアンプのそれぞれに接
続された遅延回路と、その遅延回路の遅延出力を加算す
る加算器とを備える。このため、プローブ１により受信
されたエコー信号は、その対応する電気量のアナログ信
号が受信回路２１に取り込まれ、チャンネル毎に増幅さ
れた後、受信フォーカスのために遅延制御され、加算さ
れる。これにより、受信遅延時間の制御に応じて決まる
フォーカス点を有する受信ビームが演算上で形成され、
所望の指向性が得られる。

【００３１】受信回路２１の出力端は、Ｂモード処理回
路２２およびＣＦＭモード処理回路２３に分岐して接続
されている。Ｂモード処理回路２２はＢモードの白黒の
断層像データを作成を担うもので、図示しない対数増幅
器、包絡線検波器、およびＡ／Ｄ変換器を備えている。
このため、受信回路２１で整相加算されたエコー信号は
対数増幅器で対数的に増幅され、その増幅信号の包絡線
が包絡線検波器で検波され、さらにＡ／Ｄ変換器でデジ
タル信号に変換された表示系回路２４にＢモード画像信
号として送られる。

【００３２】表示回路２４は、Ｂモード用、ＣＦＭ用の
フレームメモリおよび書込み／読出し制御回路を備えた
デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３１、ピクセル
のカラー付与処理を行うカラー処理器３２、Ｄ／Ａ変換
器３３、および表示用のＴＶモニタ３４を備える。Ｂモ
ード処理回路２２から出力されたデジタル量の包絡線検
波信号は、ＤＳＣ３１のＢモード用フレームメモリに書
き込まれる。

【００３３】さらにＣＦＭ処理回路２３は、血流動態を
観測するＣＦＭモードの画像データの作成を担う回路群
であり、その入力側は、受信回路２１から出力されたエ
コー信号を実数部Ｑ，虚数部Ｉに対応して２系統で入力
するように分岐されている。実数部Ｑおよび虚数部Ｉの
信号系毎に、ミキサ４１Ａ（４１Ｂ）、ＬＰＦ４２Ａ
（４２Ｂ）、およびＡ／Ｄ変換器４３Ａ（４３Ｂ）をこ
の順に備える。ＣＦＭ処理回路２３はさらに、Ａ／Ｄ変
換器４３Ａ、４３Ｂからの実数部および虚数部の処理信
号を一旦格納するバッファメモリ４４Ａ，４４Ｂ、この
格納信号に基づいてフィルタリング処理を行うＭＴＩフ
ィルタ部４５、およびこのフィルタ部出力に基づいて血
流動態に関する各種の演算を行う演算回路４６を備え
る。ＣＦＭ処理回路２３はさらに、参照用の基準信号を
発振する基準発振器４７と、この基準信号に正確に９０
度の位相差を与えてミキサ４１Ａ，４１Ｂにそれぞれ供
給する位相器４８とを備える。基準発信器４７と送信系
回路２のパルス発生器２１とは互いに同期して駆動す
る。基準信号は超音波信号と略同一の周波数を有する。

【００３４】このため、受信回路２１から出力されたエ
コー信号は、実数部、虚数部の信号系それぞれにおい
て、ミキサ４１Ａ（４１Ｂ）により基準信号との間で乗
算された後、ＬＰＦ４２Ａ（４２Ｂ）によりその高周波
成分が除去されて、ベース帯域の信号となる。すなわ
ち、エコー信号はその実数部、虚数部毎に、ミキサ４１
Ａ（４１Ｂ）およびＬＰＦ４２Ａ（４２Ｂ）による位相
検波（直交位相検波）がなされ、基準信号からの位相差
を反映したベース帯域のドプラ信号として抽出される。
このドプラ信号はその実数部、虚数部毎に、Ａ／Ｄ変換
器４３Ａ（４３Ｂ）によりデジタルデータに変換され、
バッファメモリ４４Ａ（４４Ｂ）に一旦格納される。

【００３５】ＭＴＩフィルタ部４５は、バッファメモリ
４４Ａ，４４Ｂに個別に格納されているドプラデータ群
を用いて心臓壁などで反射してきた不要なエコー信号を
除去するために介挿してある。このＭＴＩフィルタ部４
５の処理は、本発明に係るフィルタリングの手法を達成
するものである。その具体的な構成は図２に示すようで
あり、その処理については後述する。ＭＴＩフィルタ部
４５により、実質臓器からのドプラ成分（クラッタ成分
と呼ぶ）が全体のドプラ信号から確実かつ精度良く除去
されて血流からのドプラ成分のみが抽出される。

【００３６】ＭＴＩフィルタ部４５でフィルタリングさ
れた実数部、虚数部のドプラデータはそれぞれ演算回路
４６に送られる。演算回路４６は、実数部、虚数部のド
プラデータを用いて血流の動態情報を推定する、例えば
自己相関器およびこの相関結果を用いる平均速度演算
器、分散演算器、パワー演算器を有しており、血流の平
均速度、速度分布の分散、血流からの反射信号のパワー
などの情報が推定演算される。この演算結果はＣＦＭモ
ード画像データとしてＤＳＣ３１のＣＦＭ用フレームメ
モリに一旦格納される。

【００３７】ＤＳＣ３１では、Ｂモード用フレームメモ
リおよびＣＦＭモード用フレームメモリに格納された画
像データが各別に標準ＴＶ方式で読み出される。さら
に、この読出しと並行して、両フレームメモリの共通画
素同士の一方が択一的に選択され、Ｂモード画像（背景
像）にＣＦＭモード画像が重畳された１フレームの画像
データが形成される。この画像データはカラー処理器３
２でカラー付与処理が施された後、Ｄ／Ａ変換器により
所定タイミング毎にアナログ信号に変換され、ＴＶモニ
タ３４に表示される。この結果、白黒のＢモード像を背
景に血流速度の２次元カラー像が表示される。

【００３８】続いて、ＭＴＩフィルタ部４５の構成およ
び動作の説明を、本発明のフィルタリングの原理説明と
併せて行う。

【００３９】ＣＦＭモードの画像を作るには、同一の走
査線方向への超音波パルスの送受信がＮ回（例えば１６
回）繰り返される。この送受信１回毎に得られるエコー
信号に基づいて、バッファメモリ４４Ａ，４４Ｂに直交
位相検波されたドプラデータがそれぞれ格納される。こ
のため、バッファメモリ４４Ａ，４４Ｂのそれぞれに格
納されるベース帯域のデジタルのドプラデータは３次元
になる。図３に示すように、第１の次元は各走査線数
（番号）１〜Ｌを表わし、第２の次元は各走査線に沿っ
た深さ方向のピクセル数（番号）１〜Ｍを表わし、およ
び第３の次元は各ピクセルについて送受信の繰返しによ
り得られるドプラデータの数（番号）１〜Ｎを表わす。
ドプラデータの数を以下、「データ数」という。ＣＦＭ
モードでは、各ピクセルで時系列に得られたＮ個のドプ
ラデータ（図３斜線部分参照）を独立に処理して各ピク
セル毎の血流の動態情報を得る。

【００４０】このため、ＭＴＩフィルタ部４５には、図
４に示すように、バッファメモリ４４Ａ，４４Ｂから実
数部Ｑ、虚数部Ｉのデジタル量のドプラ信号Ｚｉ（ｉ＝
０〜Ｎ−１）が走査面の各位置毎に供給される。図４に
おける縦軸方向は振幅値に相当する。

【００４１】このＭＴＩフィルタ部４５の動作上の特徴
は以下の４つに集約される。（１）隣接するドプラデータ間でのクラッタ成分の瞬時
的な位相変化を推定し、その推定量に応じてドプラ信号
全体の位相変化を補正する（すなわち、クラッタ成分の
瞬時的な位相変化を打ち消す）。なお、本発明での「瞬
時的」の用語はＮ個のドプラデータの観測時間よりも短
いことを意味している。（２）上記（１）の補正処理を行った後で、クラッタ成
分に相当する一定振幅値を減算してクラッタ成分を除去
する。（３）上記（１）または（２）の処理後に、ハイパスフ
ィルタリングを行ってクラッタ成分を除去する。そのフ
ィルタリングの特性を上記（２）の処理による出力信号
の特徴に応じて変化させる。（４）必要に応じて上記（１）の処理に伴う位相変化の
影響を打ち消して、従来から使用されてきている速度概
念に合わせた血流速度情報を得る。

【００４２】以下の説明では、説明を分かり易くするた
め、走査断面上のある１点（ピクセル）からのドプラ信
号を形成する上記Ｎ個のデジタル量のドプラデータ列に
ついて説明する（図３の斜線部分参照）。残りの点それ
ぞれのＮ個のドプラデータ列についても同一の処理が実
施されるものとする。

【００４３】上記の特徴（１）を実現するため、ＭＴＩ
フィルタ部４５はその入力側に図２に示す如く、実数
部、虚数部それぞれのドプラ信号Ｚｉを受けるクラッタ
位相変化量推定器４５ａおよび複素乗算器４５ｃと、ク
ラッタ位相変化量推定器４５の推定信号を受ける乗算信
号発生器４５ｂとを備える。乗算信号発生器４５ｂで発
生した乗算信号は複素乗算器４５ｃに供給される構成を
採る。また特徴（２）を実現するため、複素乗算器４５
ｃで乗算された実数部、虚数部のドプラ信号をそれぞれ
入力して一定値減算を行う一定値減算器４５ｄを備え
る。

【００４４】まず、上記特徴（１）および（２）につい
て、その処理の原理を説明する。各ピクセル位置のドプ
ラデータ列（ドプラ信号）は、図４（ａ）に示すように
Ｎ個の離散的なドプラデータから成る。このデータ列
は、実質臓器によりドプラ偏移を受けて戻ってきたドプ
ラ信号（クラッタ成分）と血流によりドプラ偏移を受け
て戻ってきたドプラ信号とに分けて（１）式のように記
述することができる。

【００４５】

【数１】

【００４６】この（１）式において、第１項はクラッタ
成分を、第２項は血流からのドプラ信号をそれぞれ表わ
している。Ａはクラッタ成分の振幅を、ａは血流からの
ドプラ信号の振幅をそれぞれ表わしている。一般に、そ
れらの振幅はＡ＞＞ａである。図４（ａ）にはドプラ信
号の波形を例示している。同図では、クラッタ成分の運
動速度が観測時間の前半ほど遅く、後半になるほど早く
なる場合を想定している。添字ｉはドプラ信号のデータ
番号（０〜Ｎ−１）を意味し、φ_０、ψ_０は最初のドプ
ラデータの位相（初期位相）、φ_ｉ、ψ_ｉはｉ番目のド
プラデータの０番目のドプラデータに対する位相差を表
わしている。

【００４７】クラッタ成分および血流からのドプラ信号
の位相項は、その周波数を一定と仮定するならば、それ
ぞれ次式のように記述することができる。

【００４８】

【数２】ここで、ｆ_cl、ｆ_bはそれぞれクラッタ成分、血流から
のドプラ信号の観測時間内の平均ドプラ偏移周波数、Ｔ
ｒは同一走査線方向への超音波送受信の繰返し周期であ
る。

【００４９】ところが、クラッタ成分からのドプラ信号
の周波数（ドプラ周波数）は一般に観測時間中に一定で
あるとは限らないため、「上記（２ａ）式による位相変
化＝一定」を基礎とする位相推定により得られた位相値
を用いたのでは、十分にクラッタの位相変化をキャンセ
ルすることができない。そこで、本発明では瞬時的な位
相変化を考慮した位相推定演算を行うことを必須の要件
とする。クラッタ成分の周波数が観測時間内で一定であ
るという仮定を基礎にすると、前述した特徴（１）で述
べた、クラッタ成分の瞬時的な位相変化を打ち消すこと
ができなくなる。

【００５０】そこで本発明では、位相検波されたドプラ
信号に含まれているクラッタ成分を除去するため、ドプ
ラ信号の各データＺｉ（ｉ＝０，１，２，…，Ｎ−１）
に対して、位相補正操作と一定値減算とを組み合わせた
次式に示す処理を施す。

【００５１】

【数３】この処理を実施することで、理想的にはクラッタ成分が
除去され、血流からのドプラ信号のみを得ることができ
る。これを理想的またはそれに近い状態で実施するに
は、クラッタ成分の位相項φ_ｉをいかに正確に推定する
かが非常に重要になってくる。このクラッタ成分の位相
項φ_ｉの推定法を以下に説明する。

【００５２】まず容易に想到できる推定法は自己相関法
である（ただし、本発明はこの推定法を採用していな
い）。自己相関法は一般に次式により定義されるもの
で、これを使えば観測時間内の平均周波数を計算するこ
とができる。すなわち観測時間（データ数Ｎ）での平均
周波数は、

【数４】ここで、Ｓ_ｉはＭＴＩフィルタ通過後のドプラ信号であ
り、^＊は複素数の位相共役を意味する。

【００５３】しかしながら、上述したようにクラッタ成
分の速度は観測時間（データ数Ｎ）内で必ずしも一定で
はないことから、（４）式のようにＮ個のドプラデータ
に基づく観測時間内のクラッタの１個の平均周波数を用
いたとしても、（３）式におけるクラッタ成分の除去能
力は依然として低い。したがって、この手法は本発明の
目指すところではない。

【００５４】本発明ではクラッタ成分の瞬時的な位相変
化量を捕らえて、その位相変化量でドプラ信号を補正す
る。これにより、クラッタ成分の速度変化をその都度、
補正（修正）し、クラッタ成分の位相変化をキャンセル
したドプラ信号を得る。これを実行するため、本発明で
は、より短い時間毎に平均処理して位相変化量を推定す
る。ドプラ信号の隣接データ間の位相変化量の推定演算
自体は、上述の自己相関法と同様にデータ間の複素共役
の乗算により行うが、これに加えて、位相変化量の推定
の安定性を上げるために改善した平均手法を以下のよう
にいくつか提案する。

【００５５】第１の平均処理法は、上述の自己相関法に
よる平均周波数の推定法と同様の複素演算を含むが、複
素乗算結果の平均幅が観測時間よりも短く、瞬時的な位
相変化量を推定できる手法である。つまり、上述した自
己相関法の場合、観測時間（データＮ）内において１つ
の位相補正値のみを出力するが、この第１の平均処理法
によれば、「Ｎ−１」個の位相補正値を出力できる。第
１の平均処理法は定量的には次のように表わされる。ｉ
番目とｉ＋１番目のデータとの間のクラッタ成分の位相
変化量は、その近傍の数データを用いて、

【数５】の式を用いて求められる。この式中、平均する幅（平均
幅）「２×Ｉ＋１」はデータ数Ｎに比べて十分小さく、
クラッタ成分の位相変化量の推移に十分追随していける
ように選択される。またデータ列の端部においては平均
幅を狭めていき、両端では平均幅＝１となるように設定
することで、端部においても位相変化量を出力できるよ
うにしている。なお、平均幅は必ずしも式（５）のよう
に奇数である必要はなく、偶数でもよい。

【００５６】第２の平均処理法は、上記（５）式におけ
る処理の順序を変えるものである。具体的には、

【数６】のように平均処理する。この場合も平均幅「２Ｉ＋１」
をデータ数Ｎに比べて十分小さく設定する。さらに、ド
プラデータ列の端部における平均処理も、上述した第１
の平均処理法と同じに行う。

【００５７】さらに第３の平均処理法は、まず、

【数７】の式に基づいて隣接データ間での位相変化量を順次求め
る。得られた位相補正値の列に対して最小二乗法により
スムーズな曲線をフィッティングさせ、最終的な複数個
の位相補正量を求める。この様子を図５に模式的に示
す。

【００５８】これらの平均処理に基づくクラッタ成分の
位相変化量の推定にはＭＴＩフィルタ部に入力する信
号、すなわち血流からのドプラ信号にクラッタ成分が混
入している位相検波信号が使用されている。つまり、ク
ラッタ成分のみが使用されている訳ではない。しかし、
クラッタ成分の振幅は血流からのドプラ信号のそれに比
べて十分大きいことから、殆どの場合、そのような入力
信号から推定した位相変化量は近似的にクラッタ成分の
位相変化量であると見做すことができる。

【００５９】しかしながら、血管が相当に太くなるほ
ど、そのような仮定を適用できないことがある。一般的
に、超音波信号の空間的な特性は超音波ビームの空間的
な広がりに応じてにじみが在るため、血管内と言えど
も、その外側からクラッタ成分が入り込んでくる。この
ため、血管が細い場合、クラッタ成分の血管内への入り
込みが大きいから、上述した「入力信号から推定した位
相変化量は近似的にクラッタ成分の位相変化量であると
見做す」との仮定が成り立つ。しかし、血管が太くなる
ほど、図６（ａ），（ｂ）に示すように、血管の中心部
にまで入り込むクラッタ成分の量が少なくなってしまう
場合も想定される。この場合、中心部ではクラッタ成分
と血流からのドプラ信号の成分とが同程度または逆転し
てしまうことも考えられる。このような場合、本発明で
は、以下の２通りのいずれかの手法で対処する。

【００６０】第１の対処法は、クラッタ成分の瞬時的な
位相変化量を求める式（５）に、さらに空間的に平均す
るファクタを加えて、以下の式のように演算する。

【００６１】

【数８】ここで、ｋ，ｊ，ｉはそれぞれ走査線番号、各走査線上
の深さ方向へのピクセル番号、各ピクセル位置での超音
波送受信の繰返しに伴うデータ番号を示す添字である
（図３参照）。それぞれの方向への平均幅は、「２Ｋ＋
１」，「２Ｊ＋１」，「２Ｉ＋１」である。

【００６２】本来、クラッタ成分は血流からのドプラ信
号に比べて非常に大きいため、血管内の平均処理する空
間範囲に血管外からクラッタ成分が入れば、推定される
位相変化量はクラッタ成分により支配的に決定されるこ
とになる。空間平均を求める際、重み付け係数を用いて
重み付け処理を行うこともできる。具体的な重み付け係
数としては例えば、平均範囲の中心付近ほど大きく、端
部では小さく設定される。このように平均処理された結
果は、平均範囲の中心位置における位相補正量として用
いられる。

【００６３】第２の対処法は、式（５），（６），
（７）などを用いて求められた位相補正量を、ドプラ信
号のパワー値に応じて修正する手法である。この修正処
理は以下の式により実行される。

【００６４】

【数９】θｉ・ｋ（ｐ） …… （９）ここで、ｐは入力するドプラ信号のパワー値、ｋ（ｐ）
は係数を示す。

【００６５】係数ｋ（ｐ）は修正処理の本体であり、図
７にその一例を示す。具体的には、血管外のようにクラ
ッタ成分が非常に大きい部分（ｋ（ｐ）＝１の部分）で
は位相補正量を修正しないが、血管の内部に入り、ＭＴ
Ｉフィルタへの入力信号が小さくなるにつれて、位相補
正量に掛ける係数ｋ（ｐ）を徐々に小さくする。これに
より、図６の血管中心部のようにクラッタ成分が小さい
ため、位相補正量が血流速度に大きく影響されるような
場合、係数が小さくなり、位相補正があまり行われない
ようになる。この係数制御はクラッタ成分の除去という
点においても合理性を有する。つまり、太い血管の内部
では元々クラッタ成分が少ないから、本発明の手法を用
いてクラッタ成分に対する低減性能を高めるという必要
性は元来少ないのである。

【００６６】なお、上述した第１、第２の対処法は単独
で実施してもよいし、また同時に実施してもよい。同時
に実施した方がその効果は大きい。

【００６７】本発明では、上述のような各種の平均処理
法（または対処法との組み合わせ手法）により得られた
各ドプラデータ間での瞬時的な位相補正量θ_ｉに基づ
き、次式のように演算を行い、クラッタ成分を除去す
る。

【００６８】

【数１０】この（１０）式において、第１項目はクラッタ成分の推
定位相値を用いた位相補正の複素乗算を表わし、第２項
目はクラッタ成分の除去のための一定値（ドプラデータ
列の最初の値）減算を表わしている。

【００６９】以上の原理を踏まえて、クラッタ位相変化
量推定器４５ａは前述した式（５），式（６），
（７）、式（４）を改善した式（８），または、式
（５），（６）若しくは（７）を改善した式（９）に基
づく演算を行って、クラッタ成分の瞬時的な位相変化量
θ_ｉを推定する。乗算信号発生器４５ｂはクラッタ位相
変化量推定器４５ａにより推定された現在のサンプリン
グの瞬時的な位相変化量およびそれ以前のサンプリング
で推定していた位相変化量を用いて複素数の乗算信号

【数１１】を発生させる。この乗算信号は複素乗算器４５ｃに与え
られる。複素乗算器４５ｃには実数部、虚数部毎のデジ
タル量のドプラ信号Ｚｉが供給されており、これによ
り、この乗算器４５ｃにて、ドプラ信号Ｚｉとの

【数１２】複素乗算が実施される。

【００７０】いま、ＭＴＩフィルタ部４５に入力するド
プラ信号の虚数部Ｉ信号が例えば図４（ａ）のようにな
っているとする。この波形は、大きい振幅かつ低速度で
変化するクラッタ成分のドプラ偏移成分に、図では表さ
れ難いが小振幅で変化する血流のドプラ偏移成分が重畳
した状態となっている。この波形について、クラッタ成
分の瞬時的な位相変化量による位相補正を行った信号波
形は同図（ｂ）のように、クラッタ成分に起因した大振
幅かつ低周波の波形うねり分が無くなり、その殆どは血
流が受けているドプラ偏移に対応した変動のみを有す
る、略一定値振幅の波形となる。

【００７１】次いで、一定値減算器４５ｄにより、前述
した式（１０）の第２項目の減算が実施される。つま
り、クラッタ成分の瞬時的な位相変化をキャンセルした
ドプラ信号からその最初の位相φ_０時の振幅値「Ａ・ｅ
ｘｐ｛ｊ・φ_０｝」をクラッタ成分の振幅値として見做
して一律に減算する。このクラッタ成分除去を行った信
号波形は図４（ｂ）から同図（ｃ）のようになる。つま
り、波形の振幅値がほぼ零付近まで下がり、クラッタ成
分が良好に除去される。

【００７２】なお、一定減算器４５ｄにより除去する一
定値は、ドプラ信号のＮ個のデータの中のある値（例え
ば、式（１０）に示したような最初のドプラデータの
値、または、それ以降のある瞬時の値）に設定してもよ
いし、また、そのＮ個のドプラデータの平均値に設定し
てもよい。

【００７３】ところで、式（１０）第２項の一定値減算
はクラッタ成分を除去するために行われるが、その後段
でハイパスフィルタ処理を行う場合、一定値減算は必ず
しも必要ではない。しかしながら、以下に説明するよう
に、本発明の別の特徴である、ハイパスフィルタの遮断
特性をドプラ信号の性質に応じて制御させる場合、その
制御情報として式（１０）の演算結果を利用するので、
ハイパスフィルタを設置するか否かに関わらず、一定値
減算までの処理が必要となる。

【００７４】続いて、ＭＴＩフィルタ部４５の別の特徴
（３）を説明する。この特徴（３）を実現するため、Ｍ
ＴＩフィルタ部４５は図２に示すように、一定値減算器
４５ｄの出力信号を受けるハイパスフィルタ４５ｇおよ
びクラッタ情報検出器４５ｅを備えるとともに、クラッ
タ情報検出器４５ｅの出力信号を受けてハイパスフィル
タ４５ｅの遮断特性を制御するフィルタ特性設定器４５
ｆを備える。ハイパスフィルタ４５ｅの構成は、ＦＩＲ
型でも、ＩＩＲ型であってもよく、フィルタ特性設定器
４５ｆが設定した次数、遮断周波数にしたがって通過信
号をハイパスフィルタリングできるようになっている。
図８には、ＩＩＲ型のハイパスフィルタの構成例を示す
（なお、同図にはドプラ信号の実数部または虚数部の一
方に対するフィルタ構成のみを示す）。

【００７５】この特徴（３）を持たせる理由は以下のよ
うである。図４（ｃ）に示した曲線は、一定値減算によ
りクラッタ成分が完全に除去され、クラッタ成分よりも
周波数が高い血流からのドプラ信号のみが残っている場
合を想定している。しかし、実際には、クラッタ成分の
瞬時的な位相変化量をその近傍の数データのみを用いて
推定するにしても推定精度に限界があるため、式（１
０）に基づく処理だけではクラッタ成分がある程度残る
ことがある。この取り切れなかったクラッタ成分はハイ
パスフィルタによりさらに除去することとし、その遮断
特性をアダプティブに制御するものである。

【００７６】具体的には、ハイパスフィルタの遮断特性
をクラッタ成分除去（一定値減算）後のドプラ信号の性
質に応じて制御するものである。ドプラ信号の性質を把
握するための情報として上記（１０）式の演算結果を用
いて、パワー値および分散値が以下のように演算され
る。

【００７７】

【数１３】

【００７８】

【数１４】このパワー値および／または分散値に基づいてハイパス
フィルタの特性を設定する。仮にクラッタ成分の変化が
小さければ、式（１０）に基づく処理によりクラッタ成
分の殆どが除去されるので、信号のパワー値は小さい。
反対に、クラッタ成分の変化が大きければ、かかるパワ
ー値は大きくなる。よって、パワー値が小さければ、後
段のハイパスフィルタの遮断周波数は低く設定したとし
てもクラッタ成分はフィルタにより十分低減されること
になる。反対に、パワー値が大きければ、フィルタの遮
断周波数を高く設定すれば、クラッタ成分は確実に除去
される。

【００７９】このパワー値によるフィルタの遮断周波数
の制御例を図９（ａ）に示す。ある一定値以下のパワー
値の場合、フィルタの遮断周波数は予め定めた最低値ｆ
ｍｉｎに設定される。パワー値が高くなるにしたがって
フィルタの遮断周波数ｆｃが上げられる。遮断周波数だ
けでなく、フィルタの次数を上げ、減衰特性がより急峻
になるように制御してもよい（図９（ｂ）参照）。

【００８０】遮断特性の制御情報として、フィルタ入力
信号のパワー値単独のほか、そのパワー値に分散値を組
み合わせてもよい。この場合には例えば、同じパワー値
の場合、分散値が大きいほど、残留クラッタ成分が高周
波数帯にも広がっていると判断し、フィルタの遮断周波
数を高く制御する。

【００８１】このようにクラッタ成分が一応除去された
実数部、虚数部のドプラ信号は、さらにハイパスフィル
タ４５ｇによりハイパス処理される。このフィルタリン
グによって、残存していたクラッタ成分がさらに確実に
除去される。とくに、このフィルタリング時には、ドプ
ラ信号の性質が判定され、ハイパスフィルタ４５ｇの特
性がアダプティブに制御される。例えば、クラッタ成分
除去後のドプラ信号のパワー値が大きいほど、クラッタ
成分が未だ残っていると判断され、ハイパスフィルタ４
５ｇの遮断周波数が高められ、遮断帯域が広げられて、
クラッタ成分の除去能力が強調される。パワー値が小さ
いと、クラッタ成分が既に十分除去されていると判断さ
れて、遮断周波数が下げられ、血流からのドプラ信号成
分の通過が強調される。

【００８２】さらに、ＭＴＩフィルタ部４５の特徴
（４）を説明する。ＭＴＩフィルタ部４５は図２に示す
ように、ハイパスフィルタ４５ｇの出力側に複素乗算器
４５ｉを備え、この複素乗算器４５ｉに位相反転器４５
ｈから位相反転信号が供給されるようになっている。位
相反転器４５ｈは乗算信号発生器４５ｂの出力信号を受
けて所定の位相反転処理を後述するように行う構成であ
る。

【００８３】この特徴（４）の趣旨は以下のようであ
る。上記特徴（１）〜（３）に係る処理によってクラッ
タ成分は確実に除去されるが、除去されて残った血流か
らのドプラ信号は式（３）に示すように、クラッタ成分
の位相変化量φ_ｉだけ、位相シフトを受けている。この
位相シフト後の位相値をそのまま受け入れれば、クラッ
タ成分に対する相対的な血流速度を得ることができる。
つまり、この実質臓器に対する血流速度、すなわち真の
血流速度が得られる。ところが、従来得ている血流速度
はこれとは異なり、真の血流速度ではない、超音波プロ
ーブに対する速度である。しかし、慣習的に超音波プロ
ーブに対する速度が血流速度として長く使用されている
ので、本実施形態でもその慣習にしたがって血流速度を
得ることも可能とする。その場合、式（１０）で用いら
れている位相補正量を符号反転させて、次式のように作
用させる。ハイパスフィルタ４５ｇを通過した後のドプ
ラ信号をＳｉとすると、

【数１５】の処理を実行して血流の超音波プローブに対する速度を
得る。

【００８４】具体的には、位相反転器４５ｈが

【数１６】＋ｊ（θ_１＋θ_２＋…＋θ_ｉ−１）の位相反転演算を行って、位相補正量を逆位相にした複
素信号を生成し、この信号を複素乗算器４５ｉに与え
る。ハイパスフィルタ４５ｇによりクラッタ成分が除去
されたドプラ信号には、複素乗算器４５ｉにより、その
逆位相の信号が掛けられる。これにより、クラッタ成分
に対する位相補正の影響が打ち消されて、超音波プロー
ブに対する血流速度を求め得る信号に変換される。な
お、組織に対する血流速度を推定、表示する場合には、
かかる処理は必要がない。

【００８５】ＭＴＩフィルタ部４５でこのように処理さ
れたドプラ信号は演算回路４６に送られ、血流速度、ド
プラ信号のパワー、速度分布の分散などの血流情報が演
算される。これらの情報は前述したように、ＴＶモニタ
３４で適宜な態様で表示される。

【００８６】本実施形態のＭＴＩフィルタ部４５は以上
のように構成され動作するので、クラッタ成分が心拍や
呼吸などの影響により動いていても、クラッタ成分を確
実かつ精度良く除去でき、殆ど血流からのドプラ信号の
みを効果的に抽出できる。とくに、観測時間よりも短
い、瞬時毎に位相変化量を求めてクラッタ成分の位相変
化をその都度補正（キャンセル）しているので、観測時
間全体で１つの位相補正量を使って位相補正する場合に
比べて著しく位相補正精度が向上する。これにより、殆
ど一定振幅値のクラッタ成分（これには未だ血流からの
ドプラ信号が重畳している）を抽出することができ、そ
の後に実行するクラッタ成分除去のための一定値減算の
処理が従来よりも極めて有効となる。このように前段階
として、クラッタ成分のみをその特質を利用して分別除
去するので、血流速度が遅い場合でもクラッタ成分に隠
れている血流からのドプラ信号を確実に抽出でき、低速
度の血流の検出能が飛躍的に向上する。したがって、診
断能の高いかつ信頼性が向上した血流情報を提供でき
る。

【００８７】また、そのような除去処理を行っても未だ
残存するクラッタ成分がある場合は、ハイパスフィルタ
により確実に除去される。しかも、ハイパスフィルタの
遮断特性はそのフィルタに入力するドプラ信号のパワー
値などの性質に応じてアダプティブに制御される。これ
により、依然としてクラッタ成分の除去能力を高く保持
するか、または血流からのドプラ信号の通過能力を一層
高めるか、その遮断特性が好適に制御される。したがっ
て、これによって、クラッタ成分の性質が変動しても、
常に高い安定したクラッタ成分の除去能力を保有でき、
血流の表示能を一層高めることができる。

【００８８】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態を図１０に基づき説明する。

【００８９】図１０には、第２の実施形態に係る超音波
カラードプラ診断装置が採用するＭＴＩフィルタ部４５
のブロック構成を示す。なお、そのほかの構成および動
作は第１の実施形態のものと同等である。

【００９０】このＭＴＩフィルタ部４５は同図に示すよ
うに、ハイパスフィルタ４５ｇを、第１の実施形態のと
きのように一定値減算器４５ｄの出力端ではなく、１段
目の複素乗算器４５ｃの出力端に直接接続されている。
この結果、クラッタ成分の位相補正がなされたドプラ信
号は、クラッタ成分を除去することなく、直接ハイパス
フィルタ４５ｇに送られ、そこでクラッタ成分が除去さ
れる。このハイパスフィルタ４５ｇの遮断特性は第１の
実施形態のときと同じように、一定値減算貴意４５ｄに
より一定値減算がなされた（クラッタ成分が除去され
た）信号を用いて制御されている。

【００９１】このように処理できる理由は以下のようで
ある。前述した式（１０）で表されるクラッタ低減処理
の内、第２項目の一定値減算処理は、位相補正された図
４（ｂ）の信号がほぼフラットになる場合、いわゆるＤ
Ｃ分をカットの処理と等価になる。この場合、後段にハ
イパスフィルタ４５ｇ設置する場合、このフィルタによ
ってＤＣカットを行えるから、必ずしも一定値減算の処
理は必要がない。

【００９２】そこで図１０に示す如く、ドプラ信号に対
する一定値減算処理を省略し、クラッタ成分の性質を判
定する回路にのみ一定値減算器４５ｅを挿入すればよ
い。これにより、ＭＴＩフィルタ部の設計の自由度を上
げることもできる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る超音
波カラードプラ診断装置およびその信号処理方法は、ク
ラッタ成分が心拍や呼吸などに起因して微妙に動いてい
るため、クラッタ成分の瞬時的な位相変化の除去を基礎
に置くもので、ドプラ信号のドプラデータ間の瞬時的な
位相量を推定し、その推定値でドプラ信号を逐次補正す
ることで、クラッタ成分の位相変化を瞬時的に捕らえて
それをキャンセルでき、その後に続く一定値減算によっ
てクラッタ成分を確実かつ精度良く除去できる。とく
に、血流速度が遅い場合でもクラッタ成分を高精度に分
離・除去して、血流からのドプラ信号を抽出できる。し
たがって、表示する血流情報にクラッタ成分の影響が現
れるという好ましくない事態を確実に防止し、血流の検
出能、表示能を向上させ、高精度の血流情報を装置使用
者に提供することができる。

【００９４】加えて、ハイパスフィルタの遮断特性をそ
の入力ドプラ信号のパワー値などの性質に応じてアダプ
ティブに制御しているので、診断部位や使用条件が変わ
っても常に安定して高精度な血流検出能を維持でき、装
置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る超音波カラードプラ診
断装置のブロック図。

【図２】第１の実施形態に係るＭＴＩフィルタ部のブロ
ック図。

【図３】ＣＦＭモード時に得られる同一位置への複数回
送受信に伴うエコーデータの組を模式的に示す説明図。

【図４】同一のピクセル位置で得られるドプラデータ列
（ドプラ信号）の離散的な波形図。

【図５】位相補正量の１つの推定方法を説明する図。

【図６】血管が太い場合のクラッタ成分の血管空間への
にじみ説明する図。

【図７】血管が太い場合のクラッタ成分の影響を回避す
る１つの対処に関わる、信号パワー値と係数との関係
図。

【図８】ハイパスフィルタの構成例を示す図。

【図９】ハイパスフィルタの遮断特性をアダプティブに
制御するための遮断周波数の制御および帯域特性の制御
の様子を個別に示すグラフ。

【図１０】第２の実施形態に係るＭＴＩフィルタ部のブ
ロック図。

【図１１】従来の１つタイプのＭＴＩフィルタの遮断特
性の不都合を説明する図。

【符号の説明】

１超音波プローブ２送信系回路３受信・処理系回路２１受信回路２４表示回路４１Ａ，４１Ｂミキサ４２Ａ，４２ＢＬＰＦ４３Ａ，４３ＢＡ／Ｄ変換器４４Ａ，４４Ｂバッファメモリ４５ＭＴＩフィルタ部４６演算回路４７基準発信器４８位相器４５ａクラッタ位相変化量推定器４５ｂ乗算信号発生器４５ｃ，４５ｉ複素乗算器４５ｄ一定値減算器４５ｅクラッタ情報検出器４５ｆフィルタ特性設定器４５ｇＨＰＦ４５ｈ位相反転器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内の断面に沿って超音波信号を各
走査線方向に複数回ずつ送信するとともに当該被検体か
ら反射されてくる超音波エコー信号を受信する送受信手
段と、前記超音波エコー信号に基づき前記各走査線方向
それぞれの同一位置から反射されてきた複数の時系列の
ドプラデータから成るドプラ信号をその位置毎に得るド
プラ信号抽出手段と、前記ドプラ信号ぞれぞれの特質に
したがって決まる特性を用いて前記被検体の臓器が前記
超音波信号を反射したことに伴うクラッタ成分を当該ド
プラ信号それぞれから除去するクラッタ成分除去手段
と、このクラッタ成分除去手段によりクラッタ成分が除
去された前記ドプラ信号それぞれに基づいて前記断面の
血流の情報をカラー表示する表示手段とを備えたことを
特徴とする超音波カラードプラ診断装置。
【請求項２】前記クラッタ成分除去手段は、前記ドプ
ラ信号それぞれの前記クラッタ成分の瞬時的な位相変化
量を推定する位相推定手段と、この位相推定手段により
推定された位相変化量に基づき前記ドプラ信号それぞれ
の位相を補正する位相補正手段とを備えた請求項１記載
の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項３】前記クラッタ成分除去手段は、前記位相
補正手段により位相補正された前記ドプラ信号のそれぞ
れから前記クラッタ成分に相当する一定値を減算する減
算手段とを備えた請求項２記載の超音波カラードプラ診
断装置。
【請求項４】前記位相推定手段は、前記ドプラ信号そ
れぞれの一部のドプラデータのみを用いて前記瞬時的な
位相変化量を推定する手段である請求項２又は３記載の
超音波カラードプラ診断装置。
【請求項５】前記位相推定手段は、前記一部のドプラ
データとして時間的に隣接したドプラデータ間の複素共
役乗算を含む演算を行って前記位相変化量を推定する手
段である請求項４記載の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項６】前記位相推定手段は、前記一部のドプラ
データとして空間的に隣接した複数のサンプル点の平均
された特徴に基づき前記位相変化量を推定する手段であ
る請求項４記載の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項７】前記位相推定手段は、前記同一位置から
得られる前記ドプラ信号全体のパワー値に応じて前記位
相変化量を修正する修正手段を含む請求項２又は３記載
の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項８】前記位相補正手段は、前記位相推定手段
により推定された位相変化量に基づいて前記クラッタ成
分の位相変化をキャンセルする複素数信号を生成する信
号生成手段と、この信号生成手段により生成された複素
数信号を前記前記ドプラ信号それぞれに乗算する乗算手
段とを備える請求項２又は３記載の超音波カラードプラ
診断装置。
【請求項９】前記減算手段は、前記ドプラ信号のそれ
ぞれを形成する複数のドプラデータの内の任意番目のド
プラデータ又は平均値を前記一定値として前記減算を行
う手段である請求項３記載の超音波カラードプラ診断装
置。
【請求項１０】前記クラッタ成分除去手段は、前記減
算手段により一定値が減算された前記ドプラ信号それぞ
れを変更可能な遮断特性でフィルタリングするハイパス
フィルタと、このハイパスフィルタの遮断特性をそのド
プラ信号のそれぞれの特徴に応じて制御する遮断特性制
御手段とを備える請求項３記載の超音波カラードプラ診
断装置。
【請求項１１】前記クラッタ成分除去手段は、前記位
相補正手段により位相補正された前記ドプラ信号のそれ
ぞれを変更可能な遮断特性でフィルタリングするハイパ
スフィルタと、このハイパスフィルタの遮断特性をその
ドプラ信号のそれぞれの特徴に応じて制御する遮断特性
制御手段とを備える請求項２又は３記載の超音波カラー
ドプラ診断装置。
【請求項１２】前記遮断特性制御手段は、前記ドプラ
信号それぞれの特徴として少なくともその信号のパワー
値を演算する手段と、そのパワー値に応じて前記ハイパ
スフィルタの遮断周波数または次数の少なくとも一方を
制御する制御手段とを備えた請求項１０または１１記載
の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項１３】前記クラッタ成分除去手段は、前記位
相補正手段により位相補正された前記ドプラ信号それぞ
れの補正位相量を打ち消す補正位相打消し手段を備えた
請求項８記載の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項１４】前記補正位相打消し手段は、前記信号
生成手段により生成された複素数信号を位相反転させる
位相反転手段と、この位相反転手段により位相反転され
た複素数信号を前記ハイパスフィルタから出力された前
記ドプラ信号のそれぞれに乗算する乗算手段とを備えた
請求項１３記載の超音波カラードプラ診断装置。
【請求項１５】前記ドプラ信号抽出手段は、前記ドプ
ラ信号のそれぞれについて実数部、虚数部毎に直交位相
検波を行う手段である請求項１記載の超音波カラードプ
ラ診断装置。
【請求項１６】被検体内の断面に沿って超音波信号を
各走査線方向に複数回ずつ送信するとともに当該被検体
から反射されてくる超音波エコー信号を受信し、前記超
音波エコー信号に基づき前記各走査線方向それぞれの同
一位置から反射されてきた複数の時系列のドプラデータ
から成るドプラ信号をその位置毎に得て、前記ドプラ信
号ぞれぞれの特質に応じて前記被検体の臓器が前記超音
波信号を反射したことに伴うクラッタ成分を当該ドプラ
信号それぞれから除去し、前記クラッタ成分が除去され
た前記ドプラ信号それぞれに基づいて前記断面の血流の
情報をカラー表示する超音波カラードプライメージング
の信号処理方法であって、前記クラッタ成分の除去のと
きに、前記ドプラ信号それぞれからの前記クラッタ成分
の瞬時的な位相変化量を推定し、この位相変化量に基づ
き前記ドプラ信号それぞれの位相を補正し、この位相補
正された前記ドプラ信号のそれぞれから前記クラッタ成
分に相当する一定値を減算する、ことを特徴とした信号
処理方法。