JPH11299785A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、超音波を生体内に送波し生体内から
の反射超音波を受信して受信信号を得、その受信信号に
基づく画像を表示する超音波診断装置に関し、カラード
プラモードにおいて解析可能な正しい最大血流速度を表
示する 【解決手段】カラードプラ画像７０７１２上に関心点と
血流方向を示すカーソル７０７１５を表示し、走査線７
０７１４との成す角度θを、解析可能な最大血流速度を
あらわす数値表示７０７１７に反映させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を生体内に
送波し生体内からの反射超音波を受信して受信信号を
得、その受信信号に基づく画像を表示する超音波診断装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生体、特に人体内に超音波を送波し人体
内の各組織で反射して戻ってきた超音波を受信してその
受信信号による生体内の画像を生成する超音波診断装置
が、従来から、生体内部の疾患の診断に役立てられてい
る。このような超音波診断装置に組み込まれる機能の一
つにいわゆるカラードプラモードがある。カラードプラ
モードとは、超音波が被検体内の血流で反射するとその
反射超音波はその血流の方向および速度に応じた周波数
偏移を受けるというドプラ現象を利用し、生体内に超音
波パルスを繰り返し送波し各送波ごとの反射超音波を受
信し、反射超音波のうちの周波数偏移を受けた成分を抽
出して各点の血流の方向および速度を求め、例えば超音
波の送受信を担う超音波プローブに近づく方向の血流を
赤、遠ざかる方向の血流を青、それらの輝度で血流速度
をあらわした断層像（カラードプラ画像）を表示するモ
ードである。このカラードプラ画像は、通常、生体内組
織の断層像（Ｂモード像）に重畳されて表示される。ま
たこれと一緒に、以下に説明する原理により求められる
解析可能な最大血流速度も数値で表示される。

【０００３】生体内における血流による超音波のドプラ
効果を定量的に記述すると、 Δｆ＝２・ｆ_c ・（ｖ／Ｃ）・ｃｏｓθ ……（１） で近似される。ここで、 Δｆ：受信超音波の偏移周波数 ｆ_c ：送信超音波の周波数 ｖ ：血流速度 Ｃ ：生体中での音速 θ ：血流方向に対する超音波入射角 である。

【０００４】（１）より血流速度ｖを求めると、 ｖ＝（Ｃ／２・ｆ_c ）・Δｆ／ｃｏｓθ ……（２） となる。折り返しを起こさずに解析可能な最大周波数偏
移ｆ_max は、超音波パルスの繰り返し周波数ＰＲＦ（Ｐ
ｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ）に対して ｆ_max ＝ＰＲＦ／２ ……（３） であることが、ナイキスト定理により知られており、解
析可能な最大血流速度をＶ_max とすると、（１），
（３）式より、 Ｖ_max ＝（Ｃ／４・ｆ_c ）・ＰＲＦ／ｃｏｓθ ……（４） が得られる。

【０００５】血流速度ｖや解析可能な最大血流速度Ｖ
_max は、（２），（４）式に示されるように角度θに依
存するが、カラードプラ画像においては、通常、断層面
内においてある程度の広がりをもった二次元領域内の多
数の点についての血流速度分布が表示されるので、血流
と超音波ビームのなす角度の影響は無視され、カラード
プラ画像には、全て超音波パルスの進行方向の流速成分
が反映される。したがってカラードプラ画像上には、
（４）式においてθ＝０とおいた、 Ｖ_max ’＝（Ｃ／４・ｆ_c ）・ＰＲＦ ……（５） により算出されたＶ_max ’が最大血流速度として表示さ
れる。

【０００６】すなわち、カラードプラモードでは、現
在、血流速度の定量的な評価は期待されておらず、あく
までも定性的な血流速度（近づくか、遠ざかるか）の観
察を目的とするものにとどまっている

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】カラードプラ画像上
で、超音波プローブに近づく方向の血流は赤で表示さ
れ、遠ざかる方向の血流は青で表示されるように構成し
たとき、超音波パルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ）によ
って制限される解析可能な最大血流速度を越える血流に
対しては、折り返し現象が起きて、その折り返しにより
色相が逆転し、超音波プローブに近づく方向の血流が
青、遠ざかる方向の血流が赤で表示されるという効果を
生じることが知られており、この折り返し現象を逆に利
用すると、心腔内における血流の逆流など、高速な異常
血流を容易に識別することができる。この場合は、高速
血流の存在だけでなく、その血流の速度の定量的な解析
も可能となる。すなわち、折り返し現象は最大流速を越
える流速に対して生じ、その最大流速は超音波パルスの
繰り返し周波数ＰＲＦに物理的に対応しており、ＰＲＦ
は所定の範囲内で任意に設定できるので、その折り返し
現象がぎりぎり生じるようにＰＲＦを調整しそのときの
最大流速の表示を見ることによってその高速血流の流速
を定量的に評価することができる。

【０００８】ここで問題となるのはカラードプラ画像上
に表示される色相が表現するのは、（２）式でθ＝０と
した式 ｖ＝（Ｃ／２・ｆ_c ）・Δｆ ……（６） に基づいてドプラ偏移周波数Δｆから解析した血流速度
であり、この血流速度は、超音波パルスの送受信方向の
成分であるということである。従って、超音波パルスの
送受信方向に平行でないｃｏｓθ＜１である血流の場合
には、（２）式より分かるように、θ＝０とした（６）
式より算出した値では、実際よりも低い速度に評価され
る。その結果、色相で表現されている血流速度は、たま
たま血流方向が超音波パルスの送受信方向に一致した一
部の例外的な領域を除き実際の血流速度よりも低く評価
されている。

【０００９】最大血流速度に関しても同様であり、θ＝
０とした（５）式より算出したＶ_{ma x} ’が表示されるこ
とから、実際の血流速度よりも遅い血流速度で折り返し
が起きているように誤解され易く、前述のような手法で
高速血流の速度を定量的に求めた時、誤った血流速度が
求められ診断を誤る可能性が生じる。本発明は、上記事
情に鑑み、解析可能な正しい最大血流速度を表示するこ
とのできる超音波診断装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の超音波診断装置は、生体内に超音波を送波し生体内
で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、
この受信信号に基づいて、所定の表示画面上に生体の断
層面の画像を表示する超音波診断装置において、表示画
面上に、生体の断層面内の所定の二次元領域内の血流速
度分布をあらわす画像を表示する第１のモードを有し、
上記受信信号に基づいて、上記二次元領域内の血流速度
分布を求める第１の血流速度分布演算部と、超音波送受
信の繰り返し周波数に応じて定まる解析可能な最大血流
速度を求める最大血流速度演算部と、この第１のモード
において、第１の血流速度分布演算部により求められた
血流速度分布をあらわす画像と最大血流速度演算部によ
り求められた最大血流速度を表示画面上に表示する表示
部と、この第１のモードにおいて、二次元領域内に関心
点を指定する第１の操作子と、この第１のモードにおい
て、上記第１の操作子により指定された関心点における
血流方向を指定する第２の操作子とを備え、最大血流速
度演算部が、上記第１の操作子および上記第２の操作子
の操作による、関心点および血流方向の指定を受けて最
大血流速度を補正するものであり、上記表示部が、最大
血流速度演算部で補正された後の最大血流速度を表示す
るものであることを特徴とする。

【００１１】本発明の超音波診断装置は、第１のモード
（前述したカラードプラモード）において二次元領域
（カラードプラ画像が表示された領域）内に、関心点
と、その関心点における血流方向を指定し、その関心点
における指定された血流方向に基づいて、解析的な最大
血流速度を補正して表示するものであり、正しい最大血
流速度が表示され、前述のように折り返し現象を利用し
て高速血流の速度を求めたとき、正しい血流速度が求め
られ、血流速度の誤解による誤診が防止される。

【００１２】ここで、上記本発明の超音波診断装置にお
いて、上記表示部が、上記第１のモードにおける血流速
度分布をあらわす画像上に、上記第１の操作子および上
記第２の操作子の操作により指定された関心点および血
流方向をあらわす図形を表示するものであることが好ま
しい。この図形の表示により、関心点および血流速度を
容易に指定することができ、かつ指定ミスが防止され
る。

【００１３】また、上記本発明の超音波診断装置におい
て、上記第１の操作子として、表示画面上の位置を指定
するポインティングデバイス、例えばトラックボールや
マウス等を備えると、表示画面上に関心点を容易に指定
することができる。さらに、上記本発明の超音波診断装
置が、表示画面上に、生体内に指定された一点の血流速
度の時間変化をあらわす画像を表示する第２のモードを
有し、この第２のモードにおいて生体の断層面内に血流
計測点を指定する第３の操作子と、この第２のモードに
おいて、上記第３の操作子により指定された血流計測点
における血流方向を指定する第４の操作子と、上記第３
の操作子および上記第４の操作子の操作による、血流計
測点および血流方向の指定を受けて、その血流計測点の
血流速度分布を、第１の血流速度分布演算部における血
流速度の演算能力よりも定量的な解析が可能な第２の血
流速度分布演算部とを備え、上記表示部が、この第２の
モードにおいて、第２の血流速度分布演算部により求め
られた血流計測点の血流速度分布の時間変化をあらわす
画像を表示するものであり、このような第２のモードを
備えた場合に、上記第１のモードにおける上記第１の操
作子とこの第２のモードにおける上記第３の操作子が、
物理的には１つの操作子が兼用されたものであって、さ
らに上記第１のモードにおける上記第２の操作子とこの
第２のモードにおける上記第４の操作子が、物理的には
１つの操作子が兼用されたものであることが好ましい。

【００１４】この第２のモードは、通常、パルスドプラ
モードと呼ばれる。このパルスドプラモードは、血流の
定量的な計測を目的としており、従来より、その血流計
測点の指定のほか、その血流計測点における血流方向の
指定が行われている。このようなパルスドプラモードを
有する超音波診断装置においては、上記第３の操作子と
しては表示画面上に血流計測点を指定するのに適した操
作子が採用されており、上記第４の操作子としては、そ
の指定された血流計測点における血流方向の指定に適し
た操作子が採用されている。そこで、本発明の特徴を含
む第１のモード（カラードプラモード）において、それ
ら第３の操作子および第４の操作子を、それぞれ第１の
操作子および第２の操作子として用いることができ、こ
のように操作子を兼用することによって、操作性の向
上、コストダウン、装置の小型化を図ることができる。

【００１５】さらに、上記本発明の超音波診断装置が、
表示画面上に、生体内における超音波の進行方向に沿う
一本の走査線上の広い範囲での血流速度分布の時間変化
をあらわす画像を表示する第３のモードを有し、この第
３のモードにおいて、生体の断層面内に、超音波のフォ
ーカス点を指定する第５の操作子と、この第３のモード
において、上記第５の操作子により指定されたフォーカ
ス点における血流方向を指定する第６の操作子と、上記
第５の操作子および上記第６の操作子の操作による、フ
ォーカス点および血流方向の指定を受けて、そのフォー
カス点を通る血流計測走査線上の広い範囲での血流速度
分布を求める第２の血流速度分布演算部とを備え、上記
表示部が、この第３のモードにおいて、第２の血流速度
分布演算部により求められた血流計測走査線上の広い範
囲での血流速度分布の時間変化をあらわす画像を表示す
るものであり、このような第３のモードを備えた場合
に、上記第１のモードにおける上記第１の操作子とこの
第３のモードにおける上記第５の操作子が、物理的には
１つの操作子が兼用されたものであって、さらに上記第
１のモードにおける上記第２の操作子とこの第３のモー
ドにおける上記第６の操作子が、物理的には１つの操作
子が兼用されたものであることが好ましい。

【００１６】この第３のモードは、通常、連続波ドプラ
モードと呼ばれており、連続波の超音波が用いられる。
このような連続波ドプラモードを有する超音波診断装置
においては、パルスドプラモードを有する超音波診断装
置の場合と同様、上記第５の操作子としては、表示画面
上にフォーカス点を指定するのに適した操作子が採用さ
れており、上記第６の操作子としては、その指定された
フォーカス点における血流速度の指定に適した操作子が
採用されている。そこで、それら第５の操作子および第
６の操作子を、本発明の特徴を含む第１のモード（カラ
ードプラモード）においては、第１の操作子および第２
の操作子として用いることができ、操作子をこのように
兼用することによって、パルスドプラモードを有する超
音波診断装置において上記の第３の操作子および第４の
操作子を第１のモードにおいて第１の操作子および第２
の操作子として用いた場合と同様、操作性の向上、コス
トダウン、装置の小型化を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の超音波診断装置の一実施形
態を示すブロック図である。ここでは先ず、このブロッ
ク図を参照して、本実施形態の超音波診断装置全体の概
要について説明する。以下、各部の作用ないし機能の説
明はあとにまわし、先ずは、この超音波診断装置の構成
について説明する。

【００１８】この超音波診断装置の本体部１０は、大別
して、制御部１００、信号処理部２００、ディジタルス
キャンコンバータ部３００、ドプラ処理部４００、表示
制御部５００、生体信号アンプ部６００から構成されて
いる。制御部１００は、ＣＰＵ部１０１とビームスキャ
ン制御部１０２からなり、ＣＰＵ部１０１には、操作パ
ネル７０１、一体的に構成されたタッチパネル７０２と
ＥＬ表示器７０３、およびフロッピィディスク装置７０
４が接続されている。

【００１９】また、信号処理部２００は、送受信部２０
１、受信ディレイ制御部２０２、ビームフォーマ部２０
３、コントロールインターフェイス部２０４、演算部２
０５、およびドプラシグナル処理部２０６から構成され
ており、コントロールインターフェイス部２０４と、送
受信部２０１、受信ディレイ制御部２０２、およびドプ
ラシグナル処理部２０６は、制御ライン２０７で結ばれ
ている。また、コントロールインターフェイス部２０４
と演算部２０５は制御ライン２０８で結ばれており、さ
らに、受信ディレイ制御部２０２とビームフォーマ部２
０３は制御ライン２０９で結ばれている。信号処理部２
００を構成する送受信部２０１には、超音波プローブ２
０が、着脱自在に、ここでは最大４本まで接続される。

【００２０】また、ディジタルスキャンコンバータ部３
００には、白黒用スキャンコンバータ３０１、カラー／
パワー用スキャンコンバータ３０２、およびスクロール
用スキャンコンバータ３０３が備えられている。また、
ドプラ処理部４００には、パルス／連続波ドプラ解析部
４０１とカラー／パワードプラ解析部４０２が備えられ
ている。

【００２１】さらに、表示制御部５００は、ここでは１
つのブロックで示されており、この表示制御部５００に
は、プリンタ７０５、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）
７０６、観察用テレビモニタ７０７、およびスピーカ７
０８が接続されている。また、生体信号アンプ部６００
も、表示制御部５００と同様、ここでは１つのブロック
で示されており、この生体信号アンプ部６００には、Ｅ
ＣＧ電極ユニット７０９、心音マイク７１０、および脈
波用トランスデューサ７１１が接続されている。

【００２２】さらに、この超音波診断装置には、電源部
８００が備えられている。この電源部８００は、商用電
源に接続され、この超音波診断装置各部に必要な電力を
供給する。また、本体部１０は、ＣＰＵバス９０１を有
しており、このＣＰＵバス９０１は、制御部１００を構
成するＣＰＵ部１０１およびビームスキャン制御部１０
２と、信号処理部２００を構成するコントロールインタ
ーフェイス部２０４と、ディジタルスキャンコンバータ
部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３０１、
カラー／パワー用スキャンコンバータ３０２、およびス
クロール用スキャンコンバータ３０３と、ドプラ処理部
４００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１お
よびカラー／パワードプラ解析部４０２と、さらに表示
制御部５００とを接続している。また、この本体部１０
は、エコーバス９０２を有しており、このエコーバス９
０２は、信号処理部２００を構成する演算部２０５で生
成される画像データを、ディジタルスキャンコンバータ
部３００に供給する。また、ドプラ処理部４００を構成
するパルス／連続波ドプラ解析部４０１およびカラー／
パワードプラ解析部４０２で生成されたデータも、エコ
ーバス９０２を経由してディジタルスキャンコンバータ
部３００に供給される。さらに、この本体部１０は、ビ
デオバス９０３を有しており、このビデオバス９０３
は、ディジタルスキャンコンバータ部３００を構成する
白黒用スキャンコンバータ３０１、カラー／パワー用ス
キャンコンバータ３０２、およびスクロール用スキャン
コンバータ３０３のいずれかで生成されたデータを表示
制御部５００に伝達する。

【００２３】操作パネル７０１は、多数のキーを備えた
キーボードや操作子群等からなり、この操作パネル７０
１を操作するとその操作情報がＣＰＵ部１０１で検知さ
れ、その操作情報に応じた指令が、その指令に応じて、
ビームスキャン制御部１０２、コントロールインターフ
ェイス部２０４、ディジタルスキャンコンバータ部３０
０、ドプラ処理部４００、あるいは表示制御部５００に
伝達される。

【００２４】尚、この図１に示す操作パネル７０１に
は、操作子群を構成する操作子の一部として、本実施形
態における、本発明の特徴的な部分の説明に必要な操作
子、すなわち、モード切替操作子７０１１、血流方向指
定ダイヤル７０１２、ＰＲＦ設定ダイヤル７０１３、お
よびトラックボール７０１４のみ明示されている。各操
作子の機能については必要な都度説明する。

【００２５】ＥＬ表示部７０３は、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示画面を有し、ま
た、ＣＰＵ部１０１は、そのＥＬ表示部７０３のＥＬ表
示画面に表示するＥＬ用線画を作成するＥＬ用線画作成
部を兼ねており、そのＣＰＵ部１０１で生成されたＥＬ
用線画がＥＬ表示部７０３のＥｌ表示画面上に表示され
る。そのＥＬ表示部７０３のＥＬ表示画面上にはタッチ
パネル７０２が備えられており、そのタッチパネル７０
２に指で触れるとそのタッチパネル７０２上の指で触れ
た位置をあらわす位置情報がＣＰＵ部１０１に伝達され
る。このタッチパネル７０２およびＥＬ表示器７０３
は、例えば、操作パネル７０１の操作により、この超音
波診断装置に、ある１つのモードに関するパラメータを
設定する旨指示すると、ＣＰＵ１０１により、その１つ
のモード用に設定すべき多数のパラメータ一覧がＥＬ表
示部７０３に表示され、タッチパネル７０２を指で触れ
て所望のパラメータを設定するなど、この超音波診断装
置への各種の指示を入力し易いように構成されたもので
ある。

【００２６】フロッピィディスク装置７０４は、図示し
ないフロッピィディスクが装脱自在に装填され、その装
填されたフロッピィディスクをアクセスする装置であっ
て、ＣＰＵ部１０１により、オペレータが操作パネル７
０１やタッチパネル７０２の操作により行なった指示が
そのフロッピィディスク装置７０４に装填されたフロッ
ピィディスクに書き込まれ、この超音波診断装置への電
源投入時、あるいは操作パネル７０１の操作により初期
状態へのリセットが指示された時に、そのフロッピィデ
ィスク装置７０４に装填されたフロッピィディスクから
そこに書き込まれている各種の指示情報がＣＰＵ部１０
１に入力され、ＣＰＵ部１０１は、その指示情報に応じ
て各部を初期状態に設定する。これは、この超音波診断
装置を稼働させるにあたって必要となる、操作パネル７
０１やタッチパネル７０２から設定すべきパラメータ等
が多数存在し、例えば電源投入のたびにそれら多数のパ
ラメータ等を設定し直すのは極めて大変であり、このた
めフロッピィディスクに初期状態のパラメータ等を書き
込んでおいて、電源投入時や初期状態へのリセットが指
示された時には、そのフロッピィディスクに書き込まれ
ているパラメータ等を読み込んでそれらのパラメータ等
に応じて各部を設定することにより、パラメータ等の設
定効率化を図るというものである。

【００２７】制御部１００を構成するＣＰＵ部１０１
は、上述のように、主としてマン・マシンインターフェ
イスの役割りを担っているのに対し、同じく制御部１０
０を構成するビームスキャン制御部１０２は、主とし
て、この超音波診断装置による超音波の送受信のタイミ
ング等、リアルタイム性が要求される制御を担当してい
る。この超音波診断装置で超音波の送受信を行なう時に
は、信号処理部２００を構成する各部を制御するための
データがビームスキャン制御部１０２からＣＰＵバス９
０１を経由して信号処理部２００のコントロールインタ
ーフェイス部２０４に伝達され、このコントロールイン
ターフェイス部２０４は、制御ライン２０７を経由し
て、送受信部２０１、受信ディレイ制御部２０２、およ
びドプラシグナル処理部２０６を制御し、また、このコ
ントロールインターフェイス部２０４は、制御ライン２
０８を介して演算部２０５を制御し、さらに受信ディレ
イ制御部２０２は、コントロールインターフェイス部２
０４の制御を受けて、制御ライン２０９を介してビーム
フォーマ部２０３を制御する。

【００２８】送受信部２０１には、超音波プローブ２０
が接続されている。この超音波プローブには、例えばリ
ニア走査型超音波プローブ、コンベックス走査型超音波
プローブ、セクタ走査型超音波プローブ、また特殊な超
音波プローブとしては、体腔内に挿入されるタイプの超
音波プローブ、さらには、これら各種の超音波プローブ
について、使用される超音波の周波数の相違による種別
等、多種類の超音波プローブが存在する。超音波プロー
ブを本体部１０に装着するにはコネクタ（図示せず）が
用いられるが、本体部１０側には超音波プローブを接続
するためのコネクタが取り付けられており、前述したよ
うに、多種類の超音波プローブのうち最大４本まで同時
装着が可能である。超音波プローブを本体部１０に装着
すると、どの種類の超音波プローブが装着されたかをあ
らわす情報が本体部１０で認識できるように構成されて
おり、その情報は、制御ライン２０７、コントロールイ
ンターフェイス部２０４、およびＣＰＵバス９０１を経
由してＣＰＵ部１０１に伝えられる。一方、操作パネル
７０１からは、この超音波診断装置を使用するにあた
り、今回、本体部１０側のコネクタに接続されたどの超
音波プローブを使用するか指示が入力される。その指示
は、ＣＰＵバス９０１を経由してビームスキャン制御部
１０２に伝えられ、そのビームスキャン制御部１０２か
ら、使用する超音波プローブに応じたデータが、ＣＰＵ
バス９０１、コントロールインターフェイス部２０４、
制御ライン２０７を経由して送受信部２０１に伝達さ
れ、送受信部２０１は、上記のようにして指示された超
音波プローブ２０に対し、以下に説明するように高電圧
パルスを送信して超音波を送信し、その超音波プローブ
で受信された信号を受け取る。ここでは、図１に１つだ
け示す超音波プローブ２０が超音波送受信のために選択
されたものとする。

【００２９】図１に示す超音波プローブ２０はいわゆる
セクタ走査型の超音波プローブであり、その先端には、
複数の超音波振動子２１が配列されており、超音波の送
受信にあたっては、生体（特に人体）１の体表に超音波
振動子２１が当てられる。その状態で、送受信部２０１
から複数の超音波振動子２１それぞれに向けて超音波送
信用の各高電圧パルスが印加される。複数の超音波振動
子２１それぞれに印加される各高電圧パルスは、コント
ロールインターフェイス部２０４の制御により相対的な
時間差が調整されており、これら相対的な時間差がどの
ように調整されるかに応じて、これら複数の超音波振動
子２１から、生体１の内部に延びる複数の走査線２のう
ちのいずれか一本の走査線に沿って、生体内部の所定深
さ位置に焦点が結ばれた超音波パルスビームが送信され
る。

【００３０】この送信される超音波パルスビームの属
性、すなわち、その超音波パルスビームの方向、焦点の
深さ位置、中心周波数等は、ビームスキャン制御部１０
２からＣＰＵバス９０１を経由してコントロールインタ
ーフェイス部２０４に伝えられた制御データにより定ま
る。この超音波パルスビームは生体１の内部を進む間に
その１本の走査線上の各点で反射して超音波プローブ２
０に戻り、その反射超音波が複数の超音波振動子２１で
受信される。この受信により得られた複数の受信信号
は、送受信部２０１に入力されて送受信部２０１に備え
られた複数のプリアンプ（図示せず）でそれぞれ増幅さ
れた後ビームフォーマ部２０３に入力される。このビー
ムフォーマ部２０３には、多数の中間タップを備えたア
ナログ遅延線が備えられており、受信ディレイ制御部２
０２の制御により、送受信部２０１から送られてきた複
数の受信信号がアナログ遅延線のどの中間タップから入
力されるかが切り換えられ、これにより、それら複数の
受信信号が相対的に遅延されるとともに互いに電流加算
される。ここで、それら複数の受信信号に関する相対的
な遅延パターンを制御することにより、生体１の内部に
延びる所定の走査線に沿う方向の反射超音波が強調さ
れ、かつ生体１の内部の所定深さ位置に焦点が結ばれ
た、いわゆる受信超音波ビームが形成される。ここで、
超音波は、生体１内部を、信号処理の速度と比べてゆっ
くりと進むため、１本の走査線に沿う反射超音波を受信
している途中で生体内のより深い位置に焦点を順次移動
させる、いわゆるダイナミックフォーカスを実現するこ
ともでき、この場合、超音波パルスビーム１回の送信に
対応する１回の受信の間であっても、その途中で時間的
に順次に、受信ディレイ制御部２０２により、各超音波
振動子で得られた各受信信号が入力される、アナログ遅
延線の各タップが切り換えられる。

【００３１】この受信超音波ビームの属性、すなわち受
信超音波ビームの方向、焦点位置等についても、ビーム
スキャン制御部１０２からＣＰＵバス９０１を経由して
コントロールインターフェイス部２０４に伝えられ、さ
らに制御ライン２０７を経由して受信ディレイ制御部２
０２に伝えられてきた制御データにより定められ、受信
ディレイ制御部２０２はそのようにして伝えられてきた
制御データに基づいて、ビームフォーマ部２０３を制御
する。

【００３２】尚、上記説明では、超音波振動子２１には
高電圧パルスを与え、超音波パルスビームを送信する旨
説明したが、この場合、前述したように超音波は信号処
理速度と比べるとゆっくりと生体内を進むため、超音波
振動子２１に高電圧パルスを印加した時点を起点とし、
超音波振動子２１で反射超音波を受信する時点までの時
間により、その時点で得られた信号が生体内のどの深さ
位置で反射した反射超音波に対応する信号であるかを知
ることができる。すなわち、送信される超音波がパルス
状のものであることにより、生体の深さ方向に分解能を
持つことになる。通常は、このように、超音波振動子２
１には高電圧パルスが印加されるが、特殊な場合には、
生体内の深さ方向に分解能を持たないことを許容し、超
音波振動子２１に連続的に繰り返す高電圧パルス列信号
を印加して生体内に連続波としての超音波ビームを送信
することもある。

【００３３】ただし、以下においても、ドプラ処理部４
００を構成するパルス／連続波ドプラ解析部４０１の説
明の際に連続波に言及する場合を除き、パルス状の超音
波ビームを送信するものとして説明する。送受信部２０
１およびビームフォーマ部２０３は、上記のようにし
て、生体１内部の複数の走査線２のそれぞれに沿って順
次に超音波パルスビームの送信と受信とを繰り返し、こ
れにより生成される各走査線に沿う受信超音波ビームを
あらわす受信信号が演算部２０５に順次入力される。こ
の演算部２０５では、入力された受信信号が対数圧縮さ
れ、検波され、さらに、操作パネル７０１を操作するこ
とにより指定された、生体１内部のどの深さ領域までの
画像を表示するかという指定（つまり生体内部の浅い領
域のみの画像を表示すればよいのか、あるいはどの程度
深い領域までの画像を表示する必要があるかという指
定）に応じたフィルタリング処理等が施され、さらにＡ
／Ｄ変換器によりディジタルの受信信号に変換されて、
そのディジタルの受信信号が演算部２０５から出力され
る。この演算部２０５から出力された受信信号は、エコ
ーバス９０２を経由して、ディジタルスキャンコンバー
タ部３００を構成する白黒用スキャンコンバータ３０１
に入力される。この白黒用スキャンコンバータ３０１で
は、表示用の各画素に対応したデータを生成するための
補間演算処理が施され、ビデオバス９０３を経由して表
示制御部５００に入力される。この表示制御部５００
は、複数の走査線２で規定される生体断層面内の超音波
反射強度分布によるＢモード画像を観察用テレビモニタ
７０７に表示する。その際、必要に応じて、操作パネル
７０１から入力された患者名や撮影年月日、撮影条件等
も、そのＢモード画像に重畳されて表示される。表示制
御部５００にはフレームメモリが備えられており、その
フレームメモリを順次書き換えることにより、Ｂモード
画像として、生体１内部が動いている様子をあらわす動
画像を表示することもでき、あるいは、フレームメモリ
の書き換えを停止することによりある時点における静止
画像（フリーズ画像）を表示することもできる。さらに
は、生体信号アンプ部６００からの同期信号に基づい
て、フレームメモリの書き換えのタイミングを制御する
ことにより、生体の心臓の動きに同期した、その心臓の
動きの、ある位相における画像を表示することもでき
る。

【００３４】生体信号アンプ部６００には、生体（人
体）１の心電波形を得るためのＥＣＧ電極ユニット７０
９、心音をピックアップする心音マイク７１０、人体の
脈をとらえる脈波用トランスデューサ７１１が接続され
ており、生体信号アンプ部６００では、これらのうちの
いずれか１つもしくは複数のセンサに基づいて同期信号
が生成され、表示制御部５００に送られる。

【００３５】また表示制御部５００には、観察用テレビ
モニタ７０７のほか、プリンタ７０５、ＶＴＲ（ビデオ
テープレコーダ）７０６が接続されており、表示制御部
５００は、オペレータからの指示に応じて、観察用テレ
ビモニタ７０７に表示された画像をプリンタ７０５ない
しはＶＴＲ７０６に出力する。再度、信号処理部２００
の説明から始める。

【００３６】生体内部に延びるある一本の走査線上の超
音波反射情報の時間変化を知ろうとするときは、オペレ
ータによりモード切替操作子７０１１が操作されてＭモ
ードが指定されるとともに、トラックポール７０１３の
操作により関心のある一本の走査線が指定され、これら
の指定を受けて、その関心のある一本の走査線に沿って
超音波が繰り返し送受信され、その１本の走査線に沿う
生体の受信超音波ビームをあらわすデータがエコーバス
９０２を経由してスクロール用スキャンコンバータ３０
３に入力される。このスクロール用スキャンコンバータ
３０３は、縦方向にその１本の走査線に沿う生体の深さ
方向の超音波反射強度分布、横軸が時間軸からなり時間
軸方向にスクロールする画像（Ｍモード画像）をあらわ
すデータが生成され、ビデオバス９０３を経由して表示
制御部５００に入力され、例えば観察用テレビモニタ７
０７に、そのデータに基づく画像が表示される。尚、表
示制御部５００は、白黒用スキャンコンバータ３０１か
ら送られてきたＢモード画像とスクロール用スキャンコ
ンバータ３０３から送られてきたＭモード画像とを横に
並べる機能や、Ｂモード画像に、後述するカラードプラ
画像をあるいはパワードプラ画像を重畳する機能も有し
ており、観察用テレビモニタ７０７には、オペレータか
らの指示に応じて、複数の画像が並べて表示され、ある
いは複数の画像が重畳して表示される。

【００３７】もう一度、信号処理部２００の説明に戻
る。信号処理部２００を構成するドプラシグナル処理部
２０６は、生体１内部の血流分布や、ある一点、ないし
ある１本の走査線上の血流速度を求めるための構成要素
であり、このドプラシグナル処理部２０６では、ビーム
フォーマ部２０３で生成された受信超音波ビームをあら
わす受信信号に、いわゆる直交検波が施され、さらにＡ
／Ｄ変換によりディジタルデータに変換される。ドプラ
シグナル処理部２０６から出力された直交検波後のデー
タは、ドプラ処理部４００に入力される。ドプラ処理部
４００には、パルス／連続波ドプラ解析部４０１とカラ
ー／パワードプラ解析部４０２とが備えられており、こ
こでは、ドプラシグナル処理部２０６から出力されたデ
ータは、カラー／パワードプラ解析部４０２に入力され
るものとする。カラー／パワードプラ解析部４０２で
は、各走査線それぞれに沿って例えば８回ずつ超音波送
受信を行なったときのデータに基づく自己相関演算によ
り、オペレータにより指定された、Ｂモード画像上の関
心領域（ＲＯＩ）内の血流速度分布や血流パワー分布を
あらわすデータが求められる。ＲＯＩ内の血流速度分布
や血流パワー分布をあらわすデータは、エコーバス９０
２を経由してカラー／パワー用スキャンコンバータ３０
２に入力される。このカラー／パワー用スキャンコンバ
ータ３０２では、そのＲＯＩ内の血流分布をあらわすデ
ータが表示用の画素を持つデータに変換され、そのデー
タは、ビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に
入力される。表示制御部５００では、白黒用スキャンコ
ンバータ３０１から送られてきたＢモード画像上の、ト
ラックボール７０１３の操作により指定された関心領域
（ＲＯＩ）に、例えば血流速度分布の場合、超音波プロ
ーブ２０に近づく方向の血流を赤、遠ざかる方向の血流
を青、それらの輝度で血流速度をあらわしたカラードプ
ラ画像を重畳して、観察用テレビモニタ７０７に表示す
る。このカラードプラ画像を生成して表示するモードは
カラードプラモードと呼ばれ、本発明にいう第１のモー
ドがこれに相当する。このカラードプラモードの指定は
モード切替操作子７０１１の操作により行なわれる。こ
のカラードプラ画像により、そのＲＯＩ内の血流速度分
布の概要を把握することができる。これと同様に、Ｂモ
ード像上のＲＯＩに血流パワー分布をあらわすパワード
プラ画像を重畳して表示することもできる。このパワー
ドプラ画像を生成して表示するモードはパワードプラモ
ードと呼ばれる。ここで、オペレータにより、そのＲＯ
Ｉ内のある１点もしくはある１本の走査線上の血流を詳
細に観察する旨の要求が入力されると、今度は送受信部
２０１により、その関心のある一点（本発明にいう血流
計測点）を通る一本の走査線、もしくはその関心のある
１本の走査線（本発明にいう血流計測走査線）に沿う方
向に超音波の送受信が繰り返され、それにより得られた
信号に基づいてドプラシグナル処理部２０６で生成され
たデータが、ドプラ処理部４００を構成するパルス／連
続波ドプラ解析部４０１に入力される。生体内のある一
点の血流に関心があるときは、モード切替操作子７０１
１を操作してパルスドプラモード（本発明にいう第２の
モード）に切り替えるとともに、トラックボール７０１
３を操作してＢモード画像上の一点（血流計測点）を指
定し、さらに、血流方向指定ダイヤル７０１２をまわし
て血流方向を指定する。指定された血流計測点や血流方
向は表示画面上にそれらをあらわす図形として表示され
る。このような指定を行なうと生体内にはパルス状の超
音波ビームが送信される。一方、ある１本の走査線上の
血流情報が広い範囲で抽出されることを許容しより速い
流速範囲の血流情報を得たいときは、モード切替操作子
７０１１を操作して連続波ドプラモード（本発明にいう
第３のモード）に切り替えるとともに、トラックボール
７０１３を操作してＢモード画像上の一点（本発明にい
うフォーカス点）を指定し、さらに血流方向指定ダイヤ
ル７０１２をまわして血流方向を指定する。指定された
フォーカス点や血流方向は表示画面上に図形として表示
される。このような指定を行なうと、指定されたフォー
カス点を通る血流計測走査線に沿うとともに、そのフォ
ーカス点に焦点をもった連続波としての超音波ビームが
送信される。

【００３８】パルス／連続波ドプラ解析部４０１では、
指定された血流計測点もしくは指定されたフォーカス点
を通る血流計測走査線について多数回もしくは長時間超
音波送受信を行なうことにより得られたデータに基づく
ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒ
ｍ）演算により、その血流計測点の血流情報あるいはそ
の血流計測走査線上の広い範囲での血流情報が得られ
る。このパルス／連続波ドプラ解析部４０１で得られた
血流情報をあらわすデータは、エコーバス９０２を経由
して、スクロール用スキャンコンバータ３０３に入力さ
れ、スクロールスキャンコンバータ３０３では、縦軸が
血流速度、横軸が時間軸からなり時間軸方向にスクロー
ルする画像をあらわすデータが生成される。このデータ
は、ビデオバス９０３を経由して表示制御部５００に入
力され、観察用テレビモニタ７０７上に、例えば白黒用
スキャンコンバータ３０１から送られてきたＢモード画
像と並べられて表示される。

【００３９】次に、本実施形態の特徴部分について説明
する。図２は、図１に示すＣＰＵ部１０１における、本
実施形態に特徴的な部分の構成を示した図である。ここ
には、ＣＰＵ部１０１で実行されるプログラムにより構
成された、最大流速算出手段１０１１、カーソル入力手
段１０１２、およびカーソル表示手段７０１３が明示さ
れている。各手段の作用の説明は後にまわす。

【００４０】図３は、図１に示す観察用テレビモニタ７
０７の表示画面上に表示された、カラードプラモードに
おける表示画像の概要を示す図である。この図３には、
表示画面７０７１上に、白黒画像で表示されたＢモード
画像７０７１１、およびそのＢモード画像上のＲＯＩ内
にカラーで表示されたカラードプラ画像７０７１２が表
示されている。

【００４１】カラードプラ画像７０７１２は、超音波プ
ローブに近づく方向の血流が赤、遠ざかる方向の血流が
青で表示され、かつそれらの輝度で血流速度が示されて
いる。また、この表示画面７０７１の左上には、カラー
ドプラ画像７０７１２の輝度スケール７０７１６が表示
されている。この輝度スケール７０７１６は、上半分が
赤、下半分が青であって、その輝度スケール７０７１６
の中央線から上あるいは下に離れるほど輝度の高い赤あ
るいは青が表示されている。

【００４２】この輝度スケール７０７１６の上部および
下部には、その輝度スケール７０７１６で表現すること
のできる、解析可能な最大血流速度の数値表示７０７１
７が示されている。ここで、この数値表示７０７１７
は、通常は走査線に沿う方向の血流速度成分に関する最
大血流速度を示している。ここで、操作パネル７０１
（図１参照）のトラックボール７０１４を操作して、カ
ラードプラ画像７０７１２内に関心点を指定し、血流方
向指定ダイヤル７０１２を回して血流方向を指定する。
すると、ＣＰＵ部１０１ではカーソル入力手段１０１２
が動作し、トラックボール７０１４や血流方向指定ダイ
ヤル７０１２の操作に応じて図３に示すカーソル７０７
１５の位置や方向が決定され、カーソル表示手段１０１
３および最大流速算出手段１０１１に通知される。カー
ソル表示手段１０１３はその通知を受けて、表示画面７
０７１に関心点および血流方向を表示するよう表示制御
部５００（図１参照）に指令を出し、表示制御部５００
はその指令に基づいて表示画面７０７１上にそのカーソ
ル７０１５を表示する。表示画面７０７１上にこのよう
なカーソル７０１５を表示することにより、関心点や血
流方向の指定が容易となる。

【００４３】一方、カーソル入力手段１０１２からの、
カーソルの位置と方向の通知を受けた最大流速算出手段
１０１１では、その最大流速算出手段１０１１を構成す
る送受信方向算出手段１０１１１により、その関心点を
通る超音波の送受信方向、すなわち、図３に示す走査線
７０７１４の方向が算出され、補正角算出手段１０１１
２により、その算出された走査線７０７１４とカーソル
７０７１５の方向（指定された血流の方向）との成す、
最大血流速度を補正するための補正角θが算出され、最
大流速補正手段１０１１３では、その算出された補正角
θを、前述した（４）式に従って解析可能な最大血流速
度に反映し、図２には示されていない、従来から存在す
る最大流速表示手段により、図３に示す数値表示７０７
１７が書き換えられる。

【００４４】ここで、操作パネル７０１上のＰＲＦ設定
ダイヤル７０１３（図１参照）を回すと、ＰＲＦ（超音
波パルスの繰り返し周波数）が変化し、この設定された
ＰＲＦも前述した（４）式に従って最大血流速度に反映
され、またＰＲＦの変更により折り返しが生じる血流速
度が変化することから、色相の急激な変化（赤から青、
あるいは青から赤）により高速血流の存在を知ることが
できる。そこで、高速流血の近傍に関心点を設定しその
関心点における血流方向を指定することにより、高速血
流の血流速度を正確に知ることができる。

【００４５】また、上記実施形態では、パルスドプラモ
ードや連続波ドプラモードにおける、血流計測点やフォ
ーカス点を指定するためのトラックボール７０１４を、
そのまま、本発明の特徴であるカラードプラモードにお
ける関心点の指定用として用い、かつ、パルスドプラモ
ードや連続波ドプラモードにおける、血流方向を指定す
るための血流方向指定ダイヤルル７０１２を、そのま
ま、カラードプラモードにおける血流方向の指定用とし
て用いているため、操作子の数をむやみに増やすことな
く、カラードプラモードにおける本発明の特徴が実現さ
れている。

【００４６】尚、ここでは、関心点の指定用にトラック
ボールを用いたが、関心点の指定用として、ここに例示
したトラックボールや、あるいはマウスやタッチペン等
の、ポインティングデバイスを採用することが好まし
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カラードプラモードにおいて正しい最大血流速度が表示
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波診断装置の一実施形態を示すブ
ロック図である。

【図２】図１に示すＣＰＵ部における、本実施形態に特
徴的な部分の構成を示した図である。

【図３】図１に示す観察用テレビモニタの表示画面上に
表示された、カラードプラモードにおける表示画像の概
要を示す図である。

【符号の説明】

１ 生体 ２ 走査線 １０ 本体部 ２０ 超音波プローブ ２１ 超音波振動子 １００ 制御部 １０１ ＣＰＵ部 １０２ ビームスキャン制御部 ２００ 信号処理部 ３００ ディジタルスキャンコンバータ部 ４００ ドプラ処理部 ５００ 表示制御部 ６００ 生体信号アンプ部 ７０１ 操作パネル ７０７ 観察用テレビモニタ １０１１ 最大流速算出手段 １０１２ カーソル入力手段 １０１３ カーソル表示手段 ７０１１ モード切替操作子 ７０１２ 血流方向指定ダイヤル ７０１３ ＰＲＦ設定ダイヤル ７０１４ トラックボール ７０７１ 表示画面 １０１１１ 送受信方向算出手段 １０１１２ 補正角算出手段 １０１１３ 最大流速補正手段 ７０７１１ Ｂモード画像 ７０７１２ カラードプラ画像 ７０７１４ 走査線 ７０７１５ カーソル ７０７１６ 輝度スケール ７０７１７ 数値表示

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体内に超音波を送波し生体内で反射し
   て戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、この受信
   信号に基づいて、所定の表示画面上に生体の断層面の画
   像を表示する超音波診断装置において、 表示画面上に、生体の断層面内の所定の二次元領域内の
   血流速度分布をあらわす画像を表示する第１のモードを
   有し、 前記受信信号に基づいて、前記二次元領域内の血流速度
   分布を求める第１の血流速度分布演算部と、 超音波送受信の繰り返し周波数に応じて定まる解析可能
   な最大血流速度を求める最大血流速度演算部と、 前記第１のモードにおいて、前記第１の血流速度分布演
   算部により求められた血流速度分布をあらわす画像と前
   記最大血流速度演算部により求められた最大血流速度を
   表示画面上に表示する表示部と、 前記第１のモードにおいて、二次元領域内に関心点を指
   定する第１の操作子と、 前記第１のモードにおいて、前記第１の操作子により指
   定された関心点における血流方向を指定する第２の操作
   子とを備え、 前記最大血流速度演算部が、前記第１の操作子および前
   記第２の操作子の操作による、関心点および血流方向の
   指定を受けて最大血流速度を補正するものであり、 前記表示部が、前記最大血流速度演算部で補正された後
   の最大血流速度を表示するものであることを特徴とする
   超音波診断装置。
2. 【請求項２】 前記表示部が、前記第１のモードにおけ
   る血流速度分布をあらわす画像上に、前記第１の操作子
   および前記第２の操作子の操作により指定された関心点
   および血流方向をあらわす図形を表示するものであるこ
   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の操作子が、表示画面上の位置
   を指定するポインティングデバイスであることを特徴と
   する請求項１記載の超音波診断装置。
4. 【請求項４】 表示画面上に、生体内に指定された一点
   の血流速度分布の時間変化をあらわす画像を表示する第
   ２のモードを有し、 前記第２のモードにおいて生体の断層面内に血流計測点
   を指定する第３の操作子と、 前記第２のモードにおいて、前記第３の操作子により指
   定された血流計測点における血流方向を指定する第４の
   操作子と、 前記第３の操作子および前記第４の操作子の操作によ
   る、血流計測点および血流方向の指定を受けて、該血流
   計測点の血流速度を、前記第１の血流速度分布演算部に
   おける血流速度の演算能力よりも定量的な解析が可能な
   第２の血流速度分布演算部とを備え、 前記表示部が、前記第２のモードにおいて、前記第２の
   血流速度分布演算部により求められた前記血流計測点の
   血流速度分布の時間変化をあらわす画像を表示するもの
   であり、 前記第１のモードにおける前記第１の操作子と前記第２
   のモードにおける前記第３の操作子が、物理的には１つ
   の操作子が兼用されたものであって、さらに前記第１の
   モードにおける前記第２の操作子と前記第２のモードに
   おける前記第４の操作子が、物理的には１つの操作子が
   兼用されたものであ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】 表示画面上に、生体内における超音波の
   進行方向に沿う一本の走査線上の広い範囲での血流速度
   分布の時間変化をあらわす画像を表示する第３のモード
   を有し、 前記第３のモードにおいて、生体の断層面内に、超音波
   のフォーカス点を指定する第５の操作子と、 前記第３のモードにおいて、前記第５の操作子により指
   定されたフォーカス点における血流方向を指定する第６
   の操作子と、 前記第５の操作子および前記第６の操作子の操作によ
   る、フォーカス点および血流方向の指定を受けて、該フ
   ォーカス点を通る血流計測走査線上の広い範囲での血流
   速度分布を求める第２の血流速度分布演算部とを備え、 前記表示部が、前記第３のモードにおいて、前記第２の
   血流速度分布演算部により求められた前記血流計測走査
   線上の広い範囲での血流速度分布の時間変化をあらわす
   画像を表示するものであり、 前記第１のモードにおける前記第１の操作子と前記第３
   のモードにおける前記第５の操作子が、物理的には１つ
   の操作子が兼用されたものであって、さらに前記第１の
   モードにおける前記第２の操作子と前記第３のモードに
   おける前記第６の操作子が、物理的には１つの操作子が
   兼用されたものであることを特徴とする請求項１記載の
   超音波診断装置。