WO2010064663A1

WO2010064663A1 - 超音波診断装置、ドプラ計測装置及びドプラ計測方法

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Publication number: WO2010064663A1
Application number: PCT/JP2009/070260
Authority: WO
Inventors: 達朗馬場; 神山　直久; 章一中内
Original assignee: 株式会社東芝; 東芝メディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2010-06-10
Also published as: CN102238915B; US20110230764A1; CN103431876A; JP2010155073A; JP5566673B2; CN102238915A; CN103431876B; US8821401B2

Abstract

　トレース波形に欠落部分が存在する場合に、操作者に個体差や弁の種類を考慮して所望の推定点を少なくとも一つ設定させ、設定された推定点と、欠落のあるトレース波形の辺縁情報と、所定の関数とを用いて欠落部位を補間し、トレース波形を自動的に補正するものである。

Description

超音波診断装置、ドプラ計測装置及びドプラ計測方法

　本発明は、循環器ドプラ計測の実行可能な超音波診断装置、ドプラ計測装置、ドプラ計測方法に関する。

　超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。この他、システムの規模がＸ線、ＣＴ、ＭＲＩなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度のものが開発されており、超音波診断はＸ線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。

　この様な超音波診断において、被検体の血管内や心臓内の血流情報を定量的にかつ精度よく測定する方法として、ドップラスペクトラム法がある。ドップラスペクトラム法では、血管内や心臓内の所望領域を超音波走査し、所望のレンジゲートに対応する受信信号に対してＦＦＴ等の演算を施してドップラスペクトラム（ドップラ周波数）を求める。このドップラスペクトラムは、横軸を時間、縦軸を周波数とするグラフ（波形）であり、また、周波数成分毎の強度を画像の輝度として表現するものである。また、得られたドップラスペクトラムから、心臓等の循環器の機能を評価することを目的として、例えば左心室流入血流や左心室流出血流等の種々の計測値が計算される。

　しかしながら、一般に、循環器ドプラ計測（特に心腔内）は、不整脈等に起因する弁や腱策からの不要信号の混入により、適切なドプラスペクトラムを収集できない場合がある。係る場合には、操作者が手動にて不完全なドプラスペクトラムを修正したり、選択されたドプラスペクトラムから計測値を手技で計算したり、計測をやり直したりしていた。また、ドプラ計測において自動的に計算されるパラメータは限られており、血流に関する幾つかのパラメータは、操作者の手作業によって計算されていた。このため、循環器ドプラ計測における作業は煩雑となり、診断効率を低下させる原因となっていた。

　本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、循環器ドプラ計測における作業の大半を占めていた種々の手技を自動化又は半自動化することができ、循環器ドプラ計測における作業負担の軽減、作業効率の向上、計測結果のばらつきの低減に寄与することができる超音波診断装置、ドプラ計測装置、ドプラ計測方法を提供することを目的としている。

　本発明のある１つの側面は、心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、前記複数のトレース波形のうち欠落部分を有するトレース波形と、当該トレース波形に対して入力される少なくとも一つの推定点と、を用いて前記欠落が補間された補正トレース波形を生成する補正トレース波形生成ユニットと、前記補正トレース波形を含む複数のトレース波形を出力する出力ユニットと、を具備する超音波診断装置である。

　本発明の他の一つの側面は、心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、前記複数のトレース波形のうち欠落部分を有するトレース波形と、当該トレース波形に対して入力される少なくとも一つの推定点と、を用いて前記欠落が補間された補正トレース波形を生成する補正トレース波形生成ユニットと、前記補正トレース波形を含む複数のトレース波形を出力する出力ユニットと、を具備するドプラ計測装置である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、超音波診断装置を用いるドプラ計測方法であって、心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成し、前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成し、前記複数のトレース波形のうち欠落部分を有するトレース波形と、当該トレース波形に対して入力される少なくとも一つの推定点と、を用いて前記欠落が補間された補正トレース波形を生成し、前記補正トレース波形を含む複数のトレース波形を出力すること、を具備するドプラ計測方法である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、前記複数のトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算すると共に、当該計算された複数心拍周期の計測値を用いて、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は心室流出血流の平均計測値を計算する計算ユニットと、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は前記心室流出血流の平均計測値出力する出力ユニットと、を具備する超音波診断装置である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、前記複数のトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算すると共に、当該計算された複数心拍周期の計測値を用いて、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は心室流出血流の平均計測値を計算する計算ユニットと、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は前記心室流出血流の平均計測値出力する出力ユニットと、を具備するドプラ計測装置である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、超音波診断装置を用いるドプラ計測方法であって、心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成し、前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成し、前記複数のトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算すると共に、当該計算された複数心拍周期の計測値を用いて、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は心室流出血流の平均計測値を計算し、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は前記心室流出血流の平均計測値出力すること、を具備するドプラ計測方法である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の第１の部位に超音波を送信し、前記第１の部位から反射される超音波信号から、第１のドップラスペクトラムを生成すると共に、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の前記第１の部位とは異なる第２の部位に超音波を送信し、前記第２の部位から反射される超音波信号から、第２のドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、前記第１のドップラスペクトラムと第２のドップラスペクトラムとを、心時相を対応させながら同時に表示する表示ユニットと、を具備する超音波診断装置である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の第１の部位に超音波を送信し前記第１の部位から反射される第１の超音波信号から、第１のドップラスペクトラムを生成すると共に、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の前記第１の部位とは異なる第２の部位に超音波を送信し前記第２の部位から反射される第２の超音波信号から、前記第２の超音波信号から第２のドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、前記第１のドップラスペクトラムと第２のドップラスペクトラムとを、心時相を対応させながら同時に表示する表示ユニットと、を具備するドプラ計測装置である。

　本発明のさらなる他の一つの側面は、超音波診断装置を用いるドプラ計測方法であって、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の第１の部位に超音波を送信し、前記第１の部位から反射される超音波信号から、第１のドップラスペクトラムを生成すると共に、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の前記第１の部位とは異なる第２の部位に超音波を送信し、前記第２の部位から反射される超音波信号から、第２のドップラスペクトラムを生成し、前記第１のドップラスペクトラムと第２のドップラスペクトラムとを、心時相を対応させながら同時に表示すること、を具備するドプラ計測方法である。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。図２Ａは、欠落等を有するドプラスペクトラムの例を示した図である。図２Ｂは、欠落等を有するドプラスペクトラムの例を示した図である。図３Ａは、欠落等を有するトレース波形の例を示した図である。図３Ｂは、欠落等を有するトレース波形の例を示した図である。図４は、本トレース波形補正機能に従う処理（トレース波形補正処理）の流れを示したフローチャートである。図５は、補正トレース波形の生成処理の流れを示したフローチャートである。図６は、ピーク速度Ｖｐの位置等を用いた補間処理を説明するための図である。図７は、ピーク速度Ｖｐの位置等を用いた補間処理を説明するための図である。図８は、第２の実施形態に係るドプラ計測処理の流れを示したフローチャートである。図９は、第２の実施形態に係る、左心室からの流出血流に関する各種特徴量の表示形態の一例を示した図である。図１０は、第２の実施形態に係る、左心室への流入血流に関する各種特徴量の表示形態の一例を示した図である。図１１は、従来に係る、左心室からの流出血流に関する各種特徴量の表示形態の一例を示した図である。図１２は、第３の実施形態に係るドプラ計測処理の流れを示したフローチャートである。図１３は、第１のゲートＧ１を計測位置とした第１のドプラスペクトラムと、第２のゲートＧ２を計測位置とした第２のスペクトラムとを、心時相を対応付けて同時に表示した場合の一例を示した図である。図１４は、上記ステップＳ２５において指定される各種期間と、ＩＲＴ、ＩＣＴとの関係を説明するための図である。図１５は、第３の実施形態の変形例を説明するための図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

　図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示したブロック図である。同図に示すように、本超音波診断装置１１は、超音波プローブ１２、入力装置１３、モニター１４、超音波送信ユニット２１、超音波受信ユニット２２、Ｂモード処理ユニット２３、ドプラ処理ユニット２４、画像生成ユニット２５、画像メモリ２６、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２８、内部記憶ユニット２９、インターフェースユニット３０、オートトレース処理ユニット３３、補正トレース波形生成ユニット３５を具備している。以下、個々の構成要素の機能について説明する。

　超音波プローブ１２は、超音波送受信ユニット２１からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を抑制するバッキング材等を有している。当該超音波プローブ１２から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１２に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。

　入力装置１３は、装置本体１１に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示、後述するビーム合成数や利用ビーム数の入力指示等を装置本体１１にとりこむための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置１３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。

　モニター１４は、スキャンコンバータ２５からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報（Ｂモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、これらの組み合わせを画像として表示する。

　超音波送信ユニット２１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ　Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ１２に駆動パルスを印加する。

　超音波受信ユニット２２は、図示していないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ１２を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器では、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

　Ｂモード処理ユニット２３は、送受信ユニット２１からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。このデータは、スキャンコンバータ２５に送信され、反射波の強度を輝度にて表したＢモード画像としてモニター１４に表示される。

　ドプラ処理ユニット２４は、送受信ユニット２１から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。

　画像生成ユニット２６は、一般的には、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示画像としての超音波診断画像を生成する。

　画像メモリ（シネメモリ）２６は、例えばフリーズする直前の複数フレームに対応する超音波画像を保存するメモリである。この画像メモリ２６に記憶されている画像を連続表示（シネ表示）することで、超音波動画像を表示することも可能である。

　制御プロセッサ２８は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ２８は、内部記憶ユニット２９から後述するトレース波形補正機能を実現するための専用プログラム、所定の画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する
　内部記憶ユニット２９は、所定のスキャンシーケンス、後述するトレース波形補正機能を実現するための専用プログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件、ボディマーク生成プログラムその他のデータ群が保管されている。また、必要に応じて、画像メモリ２６中の画像の保管などにも使用される。内部記憶ユニット２９のデータは、インターフェースユニット３０を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。

　インターフェースユニット３０は、入力装置１３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインターフェースである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット３０よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。

　オートトレース処理ユニット３３は、ドプラ計測によって取得された時系列のドプラスペクトラムデータに対して、各時刻の最大流速を自動的に追跡（トレース）するオートトレース処理を実行する。

　補正トレース波形生成ユニット３５は、制御プロセッサ２８の制御のもと、後述するトレース波形補正処理を実行する。

　（トレース波形補正機能）
　次に、本超音波診断装置１が有するドプラ波形補正について説明する。循環器ドプラ計測において取得されるドプラスペクトラムが、図２Ａ、Ｂに示すように欠落したり十分な強度を持っていない場合がある。これは、ＭＲ、ＴＲ、ＰＲ等の弁逆流等に起因する不要な信号の影響を受けるためである。この様な欠落等があるドプラスペクトラムに対してドプラオートトレース処理を行った場合、図３Ａ、Ｂに示すように、欠落部位が存在するトレース波形が生成されてしまう。また、弁逆流の発生するタイミング、方向、速度等は、患者の違い（個体差）や弁の種類の違いによって異なる。従って、システムとして画一的に処理することは適切ではない。

　本機能は、この様にトレース波形に欠落部分が存在する場合に、操作者に個体差や弁の種類を考慮して所望の推定点を少なくとも一つ設定させ、設定された推定点と、欠落のあるトレース波形の辺縁情報と、所定の関数とを用いて欠落部位を補間し、トレース波形を自動的に補正するものである。

　なお、本実施形態においては、本トレース波形補正機能を超音波診断装置上において実現する場合について説明する。しかしながら、当該例に拘泥されず、例えば専用プログラムをインストールすることで医療用ワークステーションやパーソナルコンピュータ等によって実現されるドプラ計測装置等によっても、本機能を実現することができる。係る場合のドプラ計測装置は、例えば図１に示す点線内の構成要素を具備するものとなる。

　図４は、本トレース波形補正機能に従う処理（トレース波形補正処理）の流れを示したフローチャートである。同図に従って、トレース波形補正処理において実行される各ステップの内容について説明する。

　まず、患者情報、Ｂモード撮像で用いる撮像条件、ドプラモード撮像で用いる撮像条件がそれぞれ入力される（ステップＳ１）。次に、制御プロセッサ２８は、入力された条件に従ってＢモード撮像を実行し、リアルタイムにＢモードが画像をモニター１４に表示する。また、制御プロセッサ２８は、入力装置１３からの入力に応答して、表示されたＢモード画像に対してドプラ計測を行うレンジ（ドプラ計測レンジ）を設定する（ステップＳ２）。

　次に、制御プロセッサ２８は、入力された条件、及び設定されたドプラ計測レンジに従ってＣＷドプラモード撮像を実行し、時系列のドプラスペクトラムを含む超音波画像をモニター１４にリアルタイム表示する（ステップＳ３）。オートトレース処理ユニット３３は、ＣＷドプラモード撮像によって取得されたドプラスペクトラムを用いて、オートトレース処理を実行し、時系列のトレース波形を生成する（ステップＳ４）。

　次に、補正トレース波形ユニット３５は、生成されたいずれかのトレース波形に欠落が存在する場合には、後述する内容に従って欠落部位を補間し、補正トレース波形を生成する（ステップＳ５）。制御プロセッサ２８は、生成された時系列のトレース波形（欠落部位が存在した場合には、補間処理によって得られた補正トレース波形を含む時系列のトレース波形）をモニター１４に所定の形態で表示する。また、制御プロセッサ２８は、生成された時系列のトレース波形に基づいて心臓機能を定量的に評価するための各種計測値を計算し、モニター１４に所定の形態で表示する（ステップＳ６）。

　（補正トレース波形の生成処理）
　次に、ステップＳ５における補正トレース波形の生成処理の詳細について説明する。

　図５は、補正トレース波形の生成処理の流れを示したフローチャートである。同図に従って、補正トレース波形の生成処理の各ステップの内容について説明する。

　[ステップＳ５ａ：ピーク速度Ｖｐの位置の入力]
　まず、欠落部位が存在するトレース波形に対して、入力装置１３を介してピーク速度Ｖｐに対応する位置（点）が入力される（ステップＳ５ａ）。欠落部位を有するトレース波形（すなわち、補正トレース波形の生成対象とされるトレース波形）は、例えばトラックボール等の所定のデバイスを用いて選択される。また、ピーク速度に対応する位置（ピーク速度位置）は、例えば操作者の推定に基づいて、マウス等を用いたフリーハンド作業により入力される。

　[ステップＳ５ｂ：ピーク速度Ｖｐの位置等を用いた補間処理]
　次に、補正トレース波形生成ユニット３５は、入力されたピーク速度位置、欠落部位を有するトレース波形の辺縁情報、所定の関数を用いて当該欠落部位を補間する補間処理を実行する（ステップＳ５ｂ）。すなわち、補正トレース波形生成ユニット３５は、図６に示すように、入力されたピーク速度位置Ｐと、欠落部位を有するトレース波形の辺縁情報である変曲点１、変曲点２、変曲点３、変曲点４と、例えばスプライン関数とを用いて、当該トレース波形の欠落部位を補間する。当該補間処理の結果、例えば図７の点線で示したような波形が補間される。

　[ステップＳ５ｃ／Ｓ５ｄ：ピーク速度位置の適否の判定／補正トレース波形の決定]
　次に、補正トレース波形生成ユニット３５は、補間されたトレース波形のピーク速度位置と、ステップＳ５ａにおいてフリーハンドで入力されたピーク速度位置とが一致するか（又は所定の許容範囲か否か）であるかを判定する（ステップＳ５ｃ）。その結果、双方のピーク速度位置が一致すると判定した場合には、補正トレース波形生成ユニット３５は、補間されたトレース波形を補正トレース波形として決定する。一方、双方のピーク速度位置が一致しないと判定した場合には、補正トレース波形生成ユニット３５は、入力されたピーク速度位置Ｐと、欠落部位を有するトレース波形の辺縁情報である変曲点１、変曲点２、変曲点３、変曲点４と、ステップＳ５ｂにおいて用いた関数とは異なる関数（例えば、キュービック関数）を用いて、当該トレース波形の欠落部位を補間し、その結果得られるトレース波形を補正トレース波形として決定する（ステップ５ｄ）。

　以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。

　本超音波診断装置によれば、循環器ドプラ計測においてトレース波形に欠落部分が存在する場合に、操作者に個体差や弁の種類を考慮して所望の推定点を少なくとも一つ設定させ、設定された推定点と、欠落のあるトレース波形の辺縁情報と、所定の関数とを用いて欠落部位を補間し、補正トレース波形を自動的に生成する。従って、トレース波形に欠落部分が存在する場合であっても、操作者の手技によって個々のトレース波形を修正しったり、計測をやり直したりする必要がない。このため、循環器ドプラ計測における作業負担を軽減することができ、診断効率を向上させることができる。また、トレース波形の欠落部位の補間において、操作者によって人為的に設定されるのは例えばピーク速度位置のみであり、補正トレース波形は装置によって自動的に計算され生成される。従って、操作者間による計測結果のばらつきを低減させることができ、客観性、信頼性の高いドプラ計測を実現することができる。

　さらに、本著音波診断装置によれは、補間されたトレース波形のピーク速度位置と操作者によって入力されたピーク速度位置との位置関係に基づいて、補間されたトレース波形の妥当性を判定している。また、当該判定において補間されたトレース波形が妥当でないと判定された場合には、異なる関数を用いて補間処理を実行し、補正トレース波形を生成する。従って、操作者によって人為的に設定されるピーク速度位置が適切でない場合であっても、客観性、信頼性の高い補正トレース波形を生成することができる。

　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は、所定心拍周期数（例えば画面上に表示された全ドプラスペクトラム又は全トレース波形に対応する心拍周期数）に対応する左心室流出血流又は左心室流入血流の特徴量を自動的に計測すると共に、当該所定心拍数に関する平均計測値を自動的に計算し、所定の形態にて表示するものである。

　図８は、第２の実施形態に係るドプラ計測処理の流れを示したフローチャートである。同図に従って、ドプラ計測処理において実行される各ステップの内容について説明する。

　まず、患者情報、Ｂモード撮像で用いる撮像条件、ドプラモード撮像で用いる撮像条件がそれぞれ入力される（ステップＳ１１）。次に、制御プロセッサ２８は、入力された条件に従ってＢモード撮像を実行し、リアルタイムにＢモードが画像をモニター１４に表示する。また、制御プロセッサ２８は、入力装置１３からの入力に応答して、表示されたＢモード画像に対してドプラ計測を行うレンジ（ドプラ計測レンジ）を設定する（ステップＳ１２）。なお、本実施形態では、左心室からの流出血流を計測するための所定領域（例えば図９参照）にドプラ計測レンジが設定されたものとする。

　次に、制御プロセッサ２８は、入力された条件、及び設定されたドプラ計測レンジに従ってパルスドプラモード撮像を実行し、時系列のドプラスペクトラムを含む超音波画像をモニター１４にリアルタイム表示する（ステップＳ１３）。オートトレース処理ユニット３３は、ＣＷドプラモード撮像によって取得されたドプラスペクトラムを用いて、オートトレース処理を実行し、時系列のトレース波形を生成する（ステップＳ１４）。

　次に、制御プロセッサ２８は、左心室流出血流につき、トラックボール等によって操作者により選択された所定心拍におけるＶＴＩ（血流速度－時間積分）、ＶＰ（ピーク圧較差）、ＰＰＧ（ピーク圧較差グラジエント）、ＭＰＧ（平均ピーク圧較差グラジエント）を計算する。また、制御プロセッサ２８は、表示された複数の時系列トレース波形を用いて、所定心拍周期数に関する平均ＶＴＩ、平均ＶＰ、平均ＰＰＧ、平均ＭＰＧを計算する（ステップＳ１５）。制御プロセッサ２８は、計算された血流に関する特徴量を、例えば図９に示す形態にてモニター１４に表示する（ステップＳ１６）。

　なお、左心室への流入血流を計測する場合についても、実質的に同様である。左心室への流入血流に関する各種特徴量の表示形態の一例を図１０に示した。

　従来では、図１１に示すように表示される個々の心拍に対応する各種計測値を個別に記録し、別途人為的に計算することで、複数心拍数に関する平均計測値を取得していた。一方、本超音波診断装置によれば、循環器ドプラ計測において、例えば画面上に表示された全ドプラスペクトラム又は全トレース波形に対応する心拍周期数に対応する左心室流出血流等の特徴量を自動的に計測すると共に、当該心拍数に関する平均計測値を自動的に計算し、所定の形態にて表示する。従って、選択されたドプラスペクトラムやトレース波形から計測値や特徴量を手技で計算する必要がない。このため、循環器ドプラ計測における作業負担を軽減することができ、診断効率を向上させることができる。

　（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る超音波診断装置は、ドプラモードによって心臓の異なる場所や異なる心拍に対応する複数のドプラスペクトラム（又はトレース波形）を取得した場合に、心時相が対応するように同時に表示し自動計測を行うものである。なお、以下においては、説明を具体的にするため、左心室流入位置と左心室流出位置との二箇所を、異なる心拍においてドプラ計測する場合を例に説明する。しかしながら、当該例に拘泥されることなく、異なる三箇所以上の場所を、異なる心拍においてドプラ計測する場合においても、本発明の技術的思想は適用可能である。

　図１２は、第３の実施形態に係るドプラ計測処理の流れを示したフローチャートである。同図に従って、ドプラ計測処理において実行される各ステップの内容について説明する。

　まず、患者情報、Ｂモード撮像で用いる撮像条件、ドプラモード撮像で用いる撮像条件がそれぞれ入力される（ステップＳ２１）。

　次に、制御プロセッサ２８は、入力された条件に従ってＢモード撮像を実行し、リアルタイムにＢモードが画像をモニター１４に表示する。また、制御プロセッサ２８は、入力装置１３からの入力に従って、表示されたＢモード画像に対してドプラ計測を行う位置にドプラ計測ゲート（単に「ゲート」とも言う）を設定する（ステップＳ２２）。本実施形態では、図１３に示すように、左心室流入位置（第１のゲートＧ１）と左心室流出位置（第２のゲートＧ２）との二箇所にドプラ計測ゲートが設定されたものとする。また、制御プロセッサ２８は、入力装置１３からの入力に応答して、ドプラ計測の速度レンジ、ゲインを各ゲート毎に設定する。このように異なる位置に設定された複数のドプラゲートについては、それぞれ独立した超音波伝播経路、速度レンジ、ゲインが設定され独立したドプラ計測が実行される。従って、各ゲート位置毎のドプラ計測は、チャネルの異なる独立したドプラ計測として捉えることができる。

　次に、制御プロセッサ２８は、入力された条件に従って、ＥＣＧと同期しながら各ゲート位置毎にパルスドプラモード撮像を実行し、各ゲート位置に対応する各ドプラスペクトラムを取得する（ステップＳ２３）。例えば、制御プロセッサ２８は、ＥＣＧと同期しながら、最初に図１３に示す第１のゲートＧ１を計測位置とするドプラモード撮像を少なくとも１心拍以上の所定期間について実行し、当該所定期間についての第１のゲートＧ１に対応するドプラスペクトラムを取得する。第１のゲートＧ１についてのドプラモード撮像終了後、制御プロセッサ２８は、ＥＣＧと同期しながら、最初に図１５に示す第２のゲートＧ２を計測位置とするドプラモード撮像を少なくとも１心拍以上の所定期間について実行し、当該所定期間についての第２のゲートＧ２に対応するドプラスペクトラムを取得する。なお、必要に応じて、第１のゲートＧ１についてのドプラモード撮像と第２のゲートＧ２についてのドプラモード撮像とは、交互に繰り返し実行するようにしてもよい。

　次に、制御プロセッサ２８は、図１３に示すように、第１のゲートＧ１を計測位置とした（すなわち左心室流入位置に関する）第１のドプラスペクトラムＬＶＩと、第２のゲートＧ２を計測位置とした（すなわち左心室流出位置に関する）第２のスペクトラムＬＶＯとを、心時相を対応付けて同時に表示する（ステップＳ２４）。このとき、各スペクトラムは、ＥＣＧ波形のＲ波発生時刻の前後の所定期間（例えば前後３００ｍｓの期間）が少なくとも含まれるようにマージンをもって、且つそれぞれのＥＣＧ波形と対応付けてモニター１４に表示される。

　次に、必要に応じて、オートトレース処理や第１の実施形態に従う補間トレース波形の生成等が実行される（ステップＳ２５）。

　次に、操作者により、心時相を対応付けて同時に表示された第１のドプラスペクトラムと第２のスペクトラムに対して、トラックボール等によって計測パラメータであるＩＲＴ、ＩＣＴを計算するための各種期間が指定される。制御プロセッサ２８は、指定された各種期間を用いて、計測パラメータであるＩＲＴ、ＩＣＴを計算する（ステップＳ２６）。

　図１４は、上記ステップＳ２６において指定される各種期間と、ＩＲＴ、ＩＣＴとの関係を説明するための図である。同図は、心時相を対応付けて同時に表示された心拍ｉに関する第１のドプラスペクトラムＬＶＩの一部と第２のスペクトラムＬＶＯの一部を簡略化して図示したものである。ｈ（ｉ）を１心拍期間、ａ’（ｉ）をＥ波とＡ波に基づく拡張期間、ａ（ｉ）＝ｈ（ｉ）－ａ’（ｉ）とし、ｂ（ｉ）、ｃ（ｉ）、ｄ（ｉ）を図１４に示す期間として定義した場合、ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）、ｃ（ｉ）、ｄ（ｉ）とＩＲＴ、ＩＣＴとの間には、次の関係式が成り立つ。

（ａ－ｂ）＝ＩＣＴ＋ＩＲＴ　　　　　　　　　（１）
ＩＲＴ＝ｃ（ｉ）－ｄ（ｉ）　　　　　　　　　（２）
ＩＣＴ＝ａ（ｉ）－ｂ（ｉ）－ＩＲＴ　　　　　（３）
従って、操作者は、図１３に示すように心時相を対応付けて同時に表示された第１のドプラスペクトラムＬＶＩと第２のスペクトラムＬＶＯとを比較参照しながら、期間ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）を手動により容易且つ迅速に把握し指定することができる。特に、各スペクトラムは、ＥＣＧ波形のＲ波発生時刻の前後の所定期間（例えば前後３００ｍｓの期間）が少なくとも含まれるようにマージンをもって、且つＥＣＧ波形と対応付けてモニター１４に表示されている。従って、第１のドプラスペクトラムＬＶＩと第２のスペクトラムＬＶＯとの対応を把握しながら、期間ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）を正確に指定することが可能である。

　次に、制御プロセッサ２８は、計算された計測パラメータの値を所定の形態にてモニター１４に表示する（ステップＳ２７）。

　（変形例）
　上記説明では、左心室流入位置と左心室流出位置との二箇所を、異なる心拍においてドプラ計測する場合を例とした。本発明の技術的思想は当該例に拘泥されず、例えば、右心室流入血流と僧坊弁輪速度とを用いて計算される計測値（Ｅ／ｅ’）を計測する場合にも極めて有効である。

　図１５は、右心室流入位置に第１のゲートＧ１を設定して血流ドプラ計測を実行し、僧坊弁輪に第２のゲートＧ２を設定して組織ドプラ計測を実行した場合に、心時相を対応付けて表示される第１のドプラスペクトラムＥ、第２のドプラスペクトラムｅ’の一例を示した図である。操作者は、図１５に示すように心時相を対応付けて同時に表示された第１のドプラスペクトラムＥと第２のスペクトラムｅ’とを比較参照しながら、対応する心拍におけるそれぞれの最大値、最小値を容易且つ迅速に把握し指定することができる。

　本超音波診断装置によれば、ドプラモードによって心臓の異なる場所や異なる心拍に対応する複数のドプラスペクトラムを取得した場合に、これらを心時相が対応するように同時に表示する。従って、心臓の異なる場所や異なる心拍に対応する複数のドプラスペクトラムを用いたパラメータ計測を実行する際、指定すべき期間や値を視覚的且つ直観的に把握することができる。その結果、操作者の作業負担を軽減させることができ、画像診断における作業効率を向上させることができる。

　また、本超音波診断装置によれば、心臓の異なる場所に設定された複数のゲートに対しては、それぞれ独立した超音波伝播経路、速度レンジ、ゲインによって独立したドプラ計測が実行される。従って、各被検体の個体差や各計測位置に応じて好適な速度レンジ、ゲインを自由に設定することができる。その結果、折り返し等のない正確なドプラ計測を実現することができ、画像診断の質の向上に寄与することができる。

　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。

　（１）本各実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。

　（２）上記第１の実施形態においては、補正トレース波形生成ユニット３５が操作者が欠落部位のあるトレース波形を特定し、当該特定されたトレース波形に対してピーク速度位置に対応する点を入力することで、補正トレース波形生成処理を実行する構成であった。これに対し、補正トレース波形生成ユニット３５が欠落部位のあるトレース波形を自動判定し、当該欠落部位のあるトレース波形に対して操作者からのピーク速度位置の入力を促すようにしてもよい。

　（３）上記第１の実施形態においては、欠落部位のあるトレース波形に対してピーク速度位置（点）のみを所定のデバイスを用いて入力する構成とした。しかしながら、当該例に構成されず、ピーク速度位置を含む複数の推定点を欠落部位のあるトレース波形に対して入力し、これらを用いて欠落部位を補間するようにしてもよい。

　また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　循環器ドプラ計測における作業の大半を占めていた種々の手技を自動化又は半自動化することができ、循環器ドプラ計測における作業負担の軽減、作業効率の向上、計測結果のばらつきの低減に寄与することができる超音波診断装置、ドプラ計測装置、ドプラ計測方法を実現することができる。

Claims

　心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、
　前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、
　前記複数のトレース波形のうち欠落部分を有するトレース波形と、当該トレース波形に対して入力される少なくとも一つの推定点と、を用いて前記欠落が補間された補正トレース波形を生成する補正トレース波形生成ユニットと、
　前記補正トレース波形を含む複数のトレース波形を出力する出力ユニットと、
　を具備する超音波診断装置。
　前記複数のトレース波形のいずれかにおいて、前記弁逆流に起因する波形欠落が存在するか否かを判定する判定ユニットをさらに具備し、
　前記出力ユニットは、前記欠落が存在すると判定されたトレース波形を他のトレース波形と異なる形態にて出力すること、
　を具備する請求項１記載の超音波診断装置。
　前記補正トレース波形生成ユニットは、前記入力された少なくとも一つの推定点に基づいて前記補間に用いる補間関数を決定し、当該決定された補間関数を用いて、前記補正トレース波形を生成する請求項１記載の超音波診断装置。
　前記補正トレース波形生成ユニットは、
　前記入力された少なくとも一つの推定点と、前記欠落部分を有するトレース波形と、所定の補間関数と、を用いて第１のトレース波形を生成し、
　前記第１のトレース波形と前記入力された少なくとも一つの推定点とを比較することにより、前記第１のトレース波形が前記補正トレース波形として適切か否かを判定し、
　前記判定において適切と判定した場合には、前記第１のトレース波形を前記補正トレース波形として決定し、
　前記判定において不適切と判定した場合には、前記入力された少なくとも一つの推定点と、前記欠落部分を有するトレース波形と、前記所定の補間関数とは異なる他の補間関数と、を用いて第２のトレース波形を生成し、当該第２のトレース波形を前記補正トレース波形として決定する請求項１記載の超音波診断装置。
　前記推定点を入力するための入力ユニットをさらに具備する請求項１記載の超音波診断装置。
　前記出力ユニットは、前記推定点が入力された場合には、前記補正トレース波形の生成前及び生成後の少なくとも一方において、前記推定点を含む前記複数のトレース波形を表示する請求項１記載の超音波診断装置。
　心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、
　前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、
　前記複数のトレース波形のうち欠落部分を有するトレース波形と、当該トレース波形に対して入力される少なくとも一つの推定点と、を用いて前記欠落が補間された補正トレース波形を生成する補正トレース波形生成ユニットと、
　前記補正トレース波形を含む複数のトレース波形を出力する出力ユニットと、
　を具備するドプラ計測装置。
　超音波診断装置を用いるドプラ計測方法であって、
　心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成し、
　前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成し、
　前記複数のトレース波形のうち欠落部分を有するトレース波形と、当該トレース波形に対して入力される少なくとも一つの推定点と、を用いて前記欠落が補間された補正トレース波形を生成し、
　前記補正トレース波形を含む複数のトレース波形を出力すること、
　を具備するドプラ計測方法。
　心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、
　前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、
　前記複数のトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算すると共に、当該計算された複数心拍周期の計測値を用いて、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は心室流出血流の平均計測値を計算する計算ユニットと、
　前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は前記心室流出血流の平均計測値出力する出力ユニットと、
　を具備する超音波診断装置。
　前記計算ユニットは、前記前記複数のトレース波形の中から選択されたトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算し、
　前記出力ユニットは、前記選択されたトレース波形に対応する前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を出力する請求項９載の超音波診断装置。
　前記出力ユニットは、前記選択されたトレース波形を他のトレース波形とは異なる形態にて出力する請求項１０載の超音波診断装置。
　心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、
　前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成するトレース波形生成ユニットと、
　前記複数のトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算すると共に、当該計算された複数心拍周期の計測値を用いて、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は心室流出血流の平均計測値を計算する計算ユニットと、
　前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は前記心室流出血流の平均計測値出力する出力ユニットと、
　を具備するドプラ計測装置。
　超音波診断装置を用いるドプラ計測方法であって、
　心臓内の所定の部位から反射される超音波信号からドップラスペクトラムを生成し、
　前記ドップラスペクトラムにおける所定のスペクトラム成分の時間的変化を複数のトレース波形として生成し、
　前記複数のトレース波形を用いて、前記心臓の心室流入血流の計測値又は心室流出血流の計測値を複数心拍周期のそれぞれについて計算すると共に、当該計算された複数心拍周期の計測値を用いて、前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は心室流出血流の平均計測値を計算し、
　前記心臓の心室流入血流の平均計測値又は前記心室流出血流の平均計測値出力すること、
　を具備するドプラ計測方法。
　ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の第１の部位に超音波を送信し、前記第１の部位から反射される超音波信号から、第１のドップラスペクトラムを生成すると共に、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の前記第１の部位とは異なる第２の部位に超音波を送信し、前記第２の部位から反射される超音波信号から、第２のドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、
　前記第１のドップラスペクトラムと第２のドップラスペクトラムとを、心時相を対応させながら同時に表示する表示ユニットと、
　を具備する超音波診断装置。
　前記表示ユニットは、前記第１のドップラスペクトラム及び第２のドップラスペクトラムと共に、前記各スペクトラムに関するＥＣＧ波形を心時相を対応させながら同時に表示する請求項１４記載の超音波診断装置。
　前記表示ユニットは、少なくとも一心拍以上の期間に亘る前記第１のドップラスペクトラム及び第２のドップラスペクトラムを表示する請求項１４記載の超音波診断装置。
　前記表示ユニットは、前記ＥＣＧ波形のＲ波発生時刻の前後３００ｍｓの期間が少なくとも含まれるように、前記第１のドップラスペクトラム及び第２のドップラスペクトラムを表示する請求項１４記載の超音波診断装置。
　前記同時に表示される前記第１のドップラスペクトラム及び第２のドップラスペクトラムを用いて、前記心臓の血流に関する所定の計測値を計算する計算ユニットをさらに具備する請求項１４記載の超音波診断装置。
　前記心臓の血流に関する所定の計測値は、左心室流入血流と左心室流出血流とを用いて計算される計測値、右心室流入血流と僧坊弁輪速度とを用いて計算される計測値のいずれかである請求項１８記載の超音波診断装置。
　ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の第１の部位に超音波を送信し前記第１の部位から反射される第１の超音波信号から、第１のドップラスペクトラムを生成すると共に、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の前記第１の部位とは異なる第２の部位に超音波を送信し前記第２の部位から反射される第２の超音波信号から、前記第２の超音波信号から第２のドップラスペクトラムを生成するドップラ処理ユニットと、
　前記第１のドップラスペクトラムと第２のドップラスペクトラムとを、心時相を対応させながら同時に表示する表示ユニットと、
　を具備するドプラ計測装置。
　超音波診断装置を用いるドプラ計測方法であって、
　ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の第１の部位に超音波を送信し、前記第１の部位から反射される超音波信号から、第１のドップラスペクトラムを生成すると共に、ＥＣＧ波形と同期させながら心臓内の前記第１の部位とは異なる第２の部位に超音波を送信し、前記第２の部位から反射される超音波信号から、第２のドップラスペクトラムを生成し、
　前記第１のドップラスペクトラムと第２のドップラスペクトラムとを、心時相を対応させながら同時に表示すること、
　を具備するドプラ計測方法。