JPS63317142A - 超音波診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を用いて生体のＢモード像の如くの解
剖学的情報、Ｍモード像の如くの生体内の運動臓器の運
動情報、ドツプラ効果を利用した血流速情報の如くの生
体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像化する
超音波診断装置に関し、特に白黒処理したＢ又はＭモー
ド像情報とカラー処理した血流速情報とを単独又は重畳
して表示する超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、血流イメージングを代表例とするドプラ効果を利用
した生体内の移動物体の移動に伴う機能情報等を用いて
診断に供するようにしている。

また、超音波の生体内に対する走査法の代表的なものに
は、電子走査と機械走査とがある。ここで、電子走査法
について説明する。

すなわち、複数の超音波振動子を並設してなるアレイ型
超音波プローブを用い、リニア電子走査であれば、超音
波振動子の複数個を１単位とし、この１単位の超音波振
動子について励振を行ない超音波ビームの送波を行う方
法であり、例えば、順次１振動子分づつピッチをずらし
ながら１単位の素子の位置が順々に変わるようにして励
振してゆくことにより、超音波ビームの送波点位置を電
子的にずらしてゆく走査である。

そして、超音波ビームがビームとして集束するように、
励振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置する
ものと側方に位置するものとでその励振のタイミングを
ずらし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波
の位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォー
カス）させる。

そして、励振したのと同じ振動子により反射超音波を受
波して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報
を例えば断層像として形成し、陰極線管等に画像表示す
る。

また、セクタ電子走査であれば、励振される１単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波
ビーム１パルス、分毎に順次扇形に変わるように各振動
子の励振タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆ
くものであり、後の処理は基本的には上述したリニア電
子走査と同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に、振動子（
探触子）を走査機構に取付け、走査機構を運動させるこ
とにより超音波走査を行う機械走査もある・。

一方、映像法には、超音波送受信に伴う信号を合成して
断層像化するＢモード像以外に、同一方向固定走査によ
るＭモード像が代表的である。これは、超音波送受波部
位の時間的変化を表わしたものであり、特に心臓の如く
動きのある臓器の診断には好適である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドプラ法
は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像
化する方法であり、これを以下詳細に説明する。す゛な
わち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体により反射
されると反射波の周波数が上記移動物体の移動速度に比
例して偏移する超音波ドプラ効果を利用したものである
。

具体的には、超音波レートパルス或いは連続波を生体内
に送波し、その反射波エコーの位相変化より、ドプラ効
果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た深さ位
置における移動物体の運動情報を得ることができる。こ
れによれば、生体内における一定位置での、血流の流れ
の向き、乱れているか整っているかの流れの状態、流れ
のパターン、速度の絶対値等の血流の状態を知ることが
できる。

次に装置について説明する。すなわち、超音波エコーか
ら血流情報を得るためには、ある所定方向に超音波パル
スを所定回数繰返して送波し、受波されたエコーを位相
検波することにより位相情報を取出す。この信号をディ
ジタル化し、動いていない或いは動きの遅い成分を除去
するために、ディジタルフィルタに通す。そして、フィ
ルタを通過した信号を周波数解析する。

これにより、解析した周波数は、移動物体の動きによっ
て生じたドプラ偏移周波数であり、血流の方向及び速度
を示した２次元血流速像等の血流情報として、単独又は
Ｂモード像やＭモード像に１１１ＪｉｋＬで表示する。

上述のディジタルフィルタは、高域通過フィルタであり
、どこまで遅い成分を検出するかを決定するつまり通過
帯域の下限を設定するカットオフ周波数ｆｃが設定され
ており、例えば、腹部血管のように、血液の速度が比較
的遅く、血管、臓器等もその動きがあまり速くない場合
には、カットオフ周波数ｆｃをできるたけ低く設定して
いる。

以上のような超音波送信系と、Ｂ又はＭモード像情報を
得て白黒処理するＢ又はＭモードイメージング・処理系
と、血流速情報を得てカラー処理する血流イメージング
処理系と、これらの画像を単独又は重畳して表示する表
示系とを備えて超音波診断装置を構成したものがある。

このような構成の装置では、血流イメージング処理系に
おけるフィルタのカットオフ周波数ｆｃで決定される最
低血流速度をｖｌとし、血流イメージング処理系から表
示系に対して血流速情報を出力する（血流速情報をカラ
ー表示する）か否かを決めているスレスホールドをＡと
すると、このスレシホールドＡは予め固定化されている
か又は術者が診断形態に応じて手動にて可変設定するよ
うにしている。したがって、カットオフ周波数ｆｃを可
変して最低流速ｖｌまでの血流速情報を血流イメージン
グ系が出力したとしても、スレシホールドＡの値によっ
ては最低流速ｖ１以上となっている血流速情報はカット
されてしまい、そのカラー表示がなされない、という問
題点があった。

この問題は、腹部血管のように、血液の速度が比較的遅
く、血管、臓器等もその動きがあまり速くない場合に発
生するものである。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術においては、カットオフ周波数ｆ
ｃで決定される最低流速までの血流速情報を血流イメー
ジング系が出力したとしても、固定又は手動により設定
したスレシホールドの値によっては血流速情報はカット
されてしまい、そのカラー表示がなされない、という問
題点があった。

そこで本発明の目的は、診断形態に応じた適切なスレシ
ホールを設定して、血流イメージング系が出力するカッ
トオフ周波数ｆｃで決定される最低流速までの血流速情
報を、カラー表示することができるようにした超音波診
断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を講じたことを特徴としている。すなわ
ち、本発明は、被検体に対する超音波送受波による受信
信号からＢ又はＭモード像情報を得て白黒処理すると共
に前記超音波送受波午おける受信信号からドプラ偏移を
受けた信号をフィルタに通して検出して血流速情報を得
てカラー処理し、両情報を単独又は重畳して表示するよ
うにした超音波診断装置において、前記血流速情報を表
示するか否かを決定するスレシホールドを、前記超音波
繰返し周波数ｆｒとラスタ方向繰返し送受波数Ｎとによ
るパラメータｆｒ／Ｎ及び前記フィルタのカットオフ周
波数ｆＣの少なくとも一方に連動させて設定する制御手
段を具備したことを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、制御手段はスレシホールドを
自動的にパラメータｆｒ／Ｎ及びカットオフ周波数ｆｃ
の少なくとも一方に設定するので、診断形態に応じた適
切なスレシホールが設定され、イメージング系が出力す
るカットオフ周波数ｒｅで決定される最低流速までの血
流速情報を、カラー表示することができるようになる。

（実施例） 以下本発明にかかる超音波診断装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

第１図において、探触子（プローブ）１は、複数の超音
波振動子を並設してアレイを構成してたとえばＢ又はＭ
モード用セクタ電子走査が行なえる部分と、超音波ドプ
ラ法を実施するための部分とを、腹合または個別の構成
としている。

送信器２は、探触子（プローブ）１に対してＢ又はＭモ
ード用の励振信号を与え、また超音波ドプラ用の励振信
号を与えるようになっている。

受信器３は、探触子１から与えられるＢ又はＭモードの
受信信号及び超音波ドプラの受信信号を受信して増幅検
波するようになっている。

Ｂ又はＭモードの受信部ＵＲをなすＬＯＧアンプ４は、
受信器３から与えられるＢ又はＭモードの受信信号を対
数増幅し、Ａ／Ｄコンバータ５は、ＬＯＧアンプ４の出
力をディジタル化するようになっている。

検波器６は、受信器３から与えられるドプラ偏移を受け
た受信信号を位相検波するようになっている。

血流イメージング処理部ＵＤＩは、検波器６の出力をＡ
／Ｄコンバータ７によりディジタル化し、カットオフ周
波数ｆｃが後述するコントローラ１８により設定された
ディジタルフィルタ８に通してクラッタ成分を除去して
所望の速度域の信号を取出し、相関部９によりその信号
の相関を求め、演算部１０により血流速度Ｖ１分散σ、
パワーｐを求めるようになっている。

超音波ドプラ処理部ＵＤ２は、検波器６の出力をＳ／Ｈ
（サンプルホールド）回路１１によりサンプルホールド
し、該ホールト信号からバンドパスフィルタ１２により
不要な周波数成分を除去し、該不要周波数成分除去後の
信号をアンプ１３により増幅し、該増幅後信号をＦＦＴ
　（高速フリー工解析）回路１４により周波数解析して
ドプラ信号を得るようになっている。

ＤＳＣ（ディジタルスキャンコンバータ）１５は、Ｂ又
はＭモード受信部ＵＲによるＢ又はＭモード像超音波ス
キャンをＴＶスキャンに変換し、血流イメージング処理
部ＵＤＩによる血流速情報超音波スキャンをＴＶスキャ
ンに変換し、超音波ドプラ処理部ＵＤ２によるドプラ情
報超音波スキャンをＴＶスキャンに変換するようになっ
ている。

カラープロセッサ１６は、血流イメージング処理部ＵＤ
Ｉによる血流速情報に対し流速に対応してＲＧＢ方式で
カラー輝度を付けるようになっている。

カラーモニタ１７は、ＤＳＣ１５の出力をアナログ信号
として白黒輝度処理のＢ又はＭモード受信部ＵＲによる
例えばＢモード像情報ＵＩＢ、カラー輝度処理の血流イ
メージング処理部ＵＤＩによる血流速情報Ｕ　Ｉ　Ｆｌ
　、白黒輝度処理の超音波ドプラ処理部ＵＤ２によるド
プラ情報ＵＩＦ２を重畳表示するようになっている。

コントローラ１８は血流イメージング処理部ＵＤＩのデ
ィジタルフィルタ８におけるカットオフ周波数ｆｃを設
定し、ＤＳＣ１５及びカラープロセッサ１６における血
流速情報を表示するか否かを決定するスレシホールドを
、超音波繰返し周波数ｆｒとラスタ方向繰返し送受波数
Ｎとによるパラメータｆ　ｒ　／　Ｎ及びカットオフ周
波数ｆｃの少なくとも一方として、たとえばカットオフ
周波数ｆｃに連動させて設定するようになっている。

また、エンコーダ１９によりＲＧＢ方式のテレビ信号を
コンポジットビデオ信号に変換し、ビデオテープレコー
ダ２０にてカラーモニタ１７上に表示中の画像を記録で
きるようになっている。

次に上記血流イメージング処理部ＵＤＩの演算部１０の
詳細について説明する。

演算部１０は、第２図に示すように、相関部９により相
関を取られた２種の信号（ｘ　　ａｙ１１＋ｌ −ｚ　　　＊ｙ）と　（Ｘ　・Ｘ １÷１　　　１　　　　　　１　　　１＋ｌ＋ｙ１”ｙ
１＋１）とをそれぞれ加算して虚数部信号Ｉｍ（Ｃ（τ
））及び実数部信号Ｒｅ１Ｃ（τ））を送出する第１．
大２の加算器３１ａ、３１ｂと、前記虚数部信号１ｍ（
Ｃ（τ））及び実数部信号Ｒｅ　（Ｃ（ｒ）　）の商１
ｍ　（Ｃ（ｒ）　）　／ＲｅＩＣ（τ））を求める割算
器３２と、この商ＩｎＩｃ　（τ））／Ｒｅ（Ｃ（τ）
）に対し下記（１）式の演算を実行し、流速信号ｆｄを
求める流速演算回路３３と、流速信号ｆｄを取込みこれ
に対して図示しない入力手段からゼロシフト量信号（０
、前方向に１／８．２／８．３／８．４／８、赤方向に
１／８．２／８．３／８．４／８）に基づくゼロシフト
演算を実行してゼロシフト流速信号ｆＯを送出する８ビ
ツト構成で多数のアドレスを有するゼロシフト処理回路
（たとえばリードオンリメモリ、ＲＯＭからなる。）３
４とを有する。

ｆｄ　ｍｆｒ／２πｔａｎ−’　［１ｍ　（Ｃ（ｒ）ｌ
　／Ｒｅ　　（Ｃ（τ））］　　・・・・・・　（１）
ゼロシフト処理回路３４は、図示しないが４ビツトのゼ
ロシフト量信号及び８ビツトの流速信号ｆｄを人力して
８ビツトのゼロシフト流速信号ｆ１を出゛力するように
なっている。

また、ゼロシフト処理回路３４の各アドレス０００〜８
ＦＦには、第４図（ａ）　〜第４図（ｇ）にそれぞれ示
すように、２５６個ずつ７種類の赤色若しくは青色の段
階的な階調が予め割当てられている。

ここで、第２図において、流速演算回路３３からの流速
信号ｆｄ及びコントローラ１８からのディジタルフィル
タ８のカットオフ周波数制御信号ＲＨＰＦを階調切り回
路３５に入力し、その出力信号として速度出力ブランク
信号（ＶＶＢＬＡＮＫ）をＢＬＡＮＫ制御回路３６に出
力している。

ＢＬＡＮＫ制御回路３６では、階調切り回路３５からの
ＶＶＢＬＡＮＫ信号がアクティブになったら、ゼロシフ
ト処理回路３４からの入力ｆｌをゼロ（ブランクコード
）にして出力ｆＯを送出する。

さらに階調切り回路３５について説明する。たとえばコ
ントローラ１８からカットオフ周波数ｆｃが８００Ｈｚ
である旨の信号コードＲＨＰＦがディジタルフィルタ８
及び階調切り回路３５に与えられる。ここで、階調切り
回路３５では、図示しないが超音波送受信繰返し周波数
ｆｒにより青、赤、各１階調に対応する血流情報をｆｒ
より算出する。階調切り回路３５の一例を第３図に示す
。

今、例として、ｆｒ　＝４０００Ｈｚの場合を第７図に
示す。８００　Ｈｚのカットオフ周波数ｆｃは第７図に
示すように、前筒５１階調、赤第７７階調となる。従っ
て、赤第１２８階調〜第７７階調まで、青第１階調〜第
５１階調まではゼロシフト処理回路３４からの出力ｆｌ
をＢＬＡＮＫ制御回路３６によりｆＱ　−０として出力
する。

次にコントローラ１８から上述と同様にカットオフ周波
数ｆｃが４００Ｈｚとする旨の信号コードＲＨＰＦがデ
ィジタルフィルタ８及び階調切り回路３５に与えられた
場合、上述と同様に階調切り回路３５では赤第１２８階
調〜第１０３階調まで、青第１階調〜第２５階調までは
出力信号ｆＯをゼロ（ブランクコード）とするようにＢ
　ＬＡＮＫ制御回路３６に対し制御信号を出力する。

上述のことをまとめると第６図に示すようになる。また
、その表示例を第５図に示す。たとえばディジタルフィ
ルタ８のカットオフ周波数ｆｃがｆ　ｃ２Ｈｚのとき、
演算部１０の階調切り範囲も＝ｆｃ２〜ｆｃ２となり、
このときの出力階調（速度）信号も、ゼロ（ブランクコ
ード）となる。

さらに、ディジタルフィルタ８のカットオフ周波数ｆｃ
をｆｃｌに下げると、−ｆ　Ｃ，１−ｆ　ｃｌまでの範
囲の出力階調（血流速）信号がゼロ（ブランクコード）
となる。

以上のように本実施例によれば、カットオフ周波数ｆｃ
に変化に対応して階調切り範囲を変化させるようにした
ので、たとえば従来は階調切り値ｆｃ２が固定のときカ
ットされていたｆ　ｃｌ　−ｆ　ｃ２部分の流速信号は
カラー表示されるようになり、また、カットオフ周波数
ｆｃに変化に対応して階調切り範囲を変化させるように
したことにより、カットオフ周波数以下の成分つまり雑
音として扱われる成分はカラー表示されない。

本発明は次のように変形して実施することができる。

たとえば、カットオフ周波数ｆＣを示すデータをカラー
プロセッサ１６に与え、このカラープロセッサ１６内で
上述のカットオフ周波数ｆｃに変化に対応して階調切り
範囲を変化させるようにしてもよい。

また、カットオフ周波数ｆｃに代えて超音波繰返し周波
数ｆｒとラスタ方向繰返し送受波数Ｎとによるパラメー
タｆｒ／Ｎに連動させて階調切り範囲を変化させるよう
にしてもよい。

この抽水発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、制御手段はスレシホール
ドを自動的にパラメータｆｒ／Ｎ及びカットオフ周波数
ｆｃの少なくとも一方に設定するので、診断形態に応じ
た適切なスレシホールが設定され、イメージング系が出
力するパラメータｆ　ｒ　／　Ｎ及びカットオフ周波数
ｆｃで決定される最低流速までの血流速情報を、カラー
表示することができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波診断装置の一実施例の構
成を示すブロック図、ｔＪｉ２図は第１図における演算
部の詳細な構成を示すブロック図、第３図は第２図にお
ける階調切り回路の詳細な構成を示す回路図、第４図及
び第５図はそれぞれ同実施例におけるカラー表示フォー
マットの例を示す図、第６図及び第７図は階調切りを説
明する図である。 １・・・探触子、２・・・送信器、３・・・受信器、４
・・・ＬＯＧアンプ、５・・・Ａ／Ｄコンバータ、６・
・・検波器、７・・・Ａ／Ｄコンバータ、８・・・ディ
ジタルフィルタ、９・・・相関部、１０・・・演算部、
１１・・・Ｓ／Ｈ回路、１２・・・バンドパスフィルタ
、１３・・・アンプ、１４　・Ｆ　Ｆ　７回路、１５−
Ｄ　Ｓ　Ｃ，１６・・・カラープロセッサ、１７・・・
カラーモニタ、１８・・・コントローラ。 出願人代理人　弁理士　鈴江へ彦 ぐ−、ｔ−ｓ　　　　　　　　ＳＴ々−５＜　　　　　
　々々寸へへへ　　　へヘヘ　　　（’ＪＣ’Ｊへ第５
図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に対する超音波送受波による受信信号からＢ又は
   Ｍモード像情報を得て白黒処理すると共に前記超音波送
   受波における受信信号からドプラ偏移を受けた信号をフ
   ィルタに通して検出して血流速情報を得てカラー処理し
   、両情報を単独又は重畳して表示するようにした超音波
   診断装置において、前記血流速情報を表示するか否かを
   決定するスレシホールドを、前記超音波繰返し周波数ｆ
   ｒとラスタ方向繰返し送受波数Ｎとによるパラメータｆ
   ｒ／Ｎ及び前記フィルタのカットオフ周波数ｆｃの少な
   くとも一方に連動させて設定する制御手段を具備したこ
   とを特徴とする超音波診断装置。