JP2000201931A - 超音波カラ―・ドップラ―速度／方向撮像 - Google Patents
超音波カラ―・ドップラ―速度／方向撮像Info
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- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- Hematology (AREA)
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波カラー・ドップラー撮像を実行して複
雑な媒質に関する絶対速度情報および流れ方向情報を生
成するシステムを提供する。 【解決手段】 超音波カラー・ドップラー・ビームが２
つの異なる角度で方向制御され、方向制御されたビーム
同士の間の交差点でサンプルが得られる。カラー・ドッ
プラー・サンプル・ボリュームから与えられる周波数シ
フト情報を使用して、サンプル・ボリューム内の音響リ
フレクタの運動の絶対平均速度および方向が算出され
る。速度データおよび方向データが算出され、カラー・
スケールにマップされ、音響リフレクタの流れまたは運
動の速度および方向の空間分布が与えられる。
雑な媒質に関する絶対速度情報および流れ方向情報を生
成するシステムを提供する。 【解決手段】 超音波カラー・ドップラー・ビームが２
つの異なる角度で方向制御され、方向制御されたビーム
同士の間の交差点でサンプルが得られる。カラー・ドッ
プラー・サンプル・ボリュームから与えられる周波数シ
フト情報を使用して、サンプル・ボリューム内の音響リ
フレクタの運動の絶対平均速度および方向が算出され
る。速度データおよび方向データが算出され、カラー・
スケールにマップされ、音響リフレクタの流れまたは運
動の速度および方向の空間分布が与えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に医学装置に
関し、詳細には複雑な媒質内の流れの絶対速度および方
向の超音波撮像に関する。
関し、詳細には複雑な媒質内の流れの絶対速度および方
向の超音波撮像に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波撮像技術は、生体の内部構造を調
べるための重要な手段になっている。様々な医学条件を
診断する場合、超音波撮像は、体内の軟組織を調べて内
部組織および流体流の構造上の詳細を示すうえで有用で
あることが多い。
べるための重要な手段になっている。様々な医学条件を
診断する場合、超音波撮像は、体内の軟組織を調べて内
部組織および流体流の構造上の詳細を示すうえで有用で
あることが多い。
【０００３】体内構造を調べる場合、トランスデューサ
を使用して超音波の非常に短いパルスを生成し、パルス
を体内へ送り、体内の組織からのエコーの特性（たとえ
ば、振幅や位相）を測定することによって超音波画像が
形成される。「超音波ビーム」と呼ばれる集束された超
音波パルスが、体内の当該の特定の組織領域に当てられ
る。通常、解像度または画質を向上させるために超音波
ビームは体内で様々なステップで集束される。トランス
デューサがエコーを受け取り、当該の領域内の組織また
は目標の画像を生成するように処理する。結果として得
られる画像を通常、Ｂ走査画像と呼ぶ。
を使用して超音波の非常に短いパルスを生成し、パルス
を体内へ送り、体内の組織からのエコーの特性（たとえ
ば、振幅や位相）を測定することによって超音波画像が
形成される。「超音波ビーム」と呼ばれる集束された超
音波パルスが、体内の当該の特定の組織領域に当てられ
る。通常、解像度または画質を向上させるために超音波
ビームは体内で様々なステップで集束される。トランス
デューサがエコーを受け取り、当該の領域内の組織また
は目標の画像を生成するように処理する。結果として得
られる画像を通常、Ｂ走査画像と呼ぶ。
【０００４】生体内の血（およびその他の体液）流の測
定および撮像は通常、ドップラーの原理を使用して行わ
れる。この原理では、特定の周波数で送られる超音波の
バーストが、移動する血球から反射され、そのため、反
射される超音波の周波数が血流の方向での速度に応じて
変化する。送られた信号に対する反射信号の周波数シフ
ト（ドップラー・シフト）は、流体流の速度に比例す
る。この周波数を検出しビデオ表示装置上に表示し、患
者内の移動する組織構造および流体流のグラフィック画
像を生成することができる。
定および撮像は通常、ドップラーの原理を使用して行わ
れる。この原理では、特定の周波数で送られる超音波の
バーストが、移動する血球から反射され、そのため、反
射される超音波の周波数が血流の方向での速度に応じて
変化する。送られた信号に対する反射信号の周波数シフ
ト（ドップラー・シフト）は、流体流の速度に比例す
る。この周波数を検出しビデオ表示装置上に表示し、患
者内の移動する組織構造および流体流のグラフィック画
像を生成することができる。
【０００５】現在の超音波技法には、組織運動の周波数
シフト・カラー・ドップラー撮像およびパワー・カラー
・ドップラー撮像と、カラー・マッピング組織運動に関
する変位および平均速度の相互相関超音波推定（ＣＶＩ
と呼ばれ、ＰｈｉｌｉｐｓＣｏｒｐ．によって開発され
た）が含まれる。これらの現在知られている超音波撮像
法は、複雑な媒質内の流れの速度および方向に関する比
較的限られた情報を与える。たとえば、現在のカラー・
ドップラー・フロー撮像技法（ＣＤＩ）は、流体流また
は組織運動の速度と、超音波ビームと流れまたは運動の
方向との間のドップラー角度とに依存する周波数シフト
・データしか与えない。この方法は、流れまたは運動の
絶対速度も、あるいは流れまたは運動の方向も示さな
い。相互相関技法（ＣＶＩ）は流れまたは運動の速度の
限られた範囲を生成し表示する。ＣＶＩシステムは絶対
速度および流れ方向を生成するように較正することがで
きるが、使用されるアルゴリズムが複雑であり、計算を
多用し、したがって、処理時間を延長しコンピュータ資
源を増加させる必要がある。さらに、速度および方向の
相互相関推定値の不確実性が大きくなる傾向があるの
で、この方法の信号対雑音比は不十分なものになる可能
性がある。
シフト・カラー・ドップラー撮像およびパワー・カラー
・ドップラー撮像と、カラー・マッピング組織運動に関
する変位および平均速度の相互相関超音波推定（ＣＶＩ
と呼ばれ、ＰｈｉｌｉｐｓＣｏｒｐ．によって開発され
た）が含まれる。これらの現在知られている超音波撮像
法は、複雑な媒質内の流れの速度および方向に関する比
較的限られた情報を与える。たとえば、現在のカラー・
ドップラー・フロー撮像技法（ＣＤＩ）は、流体流また
は組織運動の速度と、超音波ビームと流れまたは運動の
方向との間のドップラー角度とに依存する周波数シフト
・データしか与えない。この方法は、流れまたは運動の
絶対速度も、あるいは流れまたは運動の方向も示さな
い。相互相関技法（ＣＶＩ）は流れまたは運動の速度の
限られた範囲を生成し表示する。ＣＶＩシステムは絶対
速度および流れ方向を生成するように較正することがで
きるが、使用されるアルゴリズムが複雑であり、計算を
多用し、したがって、処理時間を延長しコンピュータ資
源を増加させる必要がある。さらに、速度および方向の
相互相関推定値の不確実性が大きくなる傾向があるの
で、この方法の信号対雑音比は不十分なものになる可能
性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】軟生体組織を含め、複
雑な媒質内の流れまたは運動の絶対平均速度および方向
の超音波撮像を行うシステムを提供する。
雑な媒質内の流れまたは運動の絶対平均速度および方向
の超音波撮像を行うシステムを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】異なるように向きを変え
らる２本の従来型の超音波カラー・ドップラー・ビーム
の間の交差点でサンプリングが行われるように、この２
本のカラー・ドップラー・ビームが２つの異なる角度で
向きを制御される。二重カラー・ドップラー・サンプル
・ボリュームとは、それぞれの異なる角度からのビーム
で決められる重なり合った２つのサンプル・ボリューム
である。この種のオーバー・サンプリングは、それから
音響リフレクタの流れまたは運動の絶対平均速度および
方向を算出するのに十分な周波数シフト情報を与える。
速度および方向のデータが、二重カラー・ドップラー・
サンプル・ボリュームの二次元アレイについて算出さ
れ、カラー・スケール上にマップされ、音響リフレクタ
の流れまたは運動の速度または方向の空間分布を示す。
この技法の主要な応用分野は、生体内の血流または軟組
織運動の絶対速度および方向の視覚化である。
らる２本の従来型の超音波カラー・ドップラー・ビーム
の間の交差点でサンプリングが行われるように、この２
本のカラー・ドップラー・ビームが２つの異なる角度で
向きを制御される。二重カラー・ドップラー・サンプル
・ボリュームとは、それぞれの異なる角度からのビーム
で決められる重なり合った２つのサンプル・ボリューム
である。この種のオーバー・サンプリングは、それから
音響リフレクタの流れまたは運動の絶対平均速度および
方向を算出するのに十分な周波数シフト情報を与える。
速度および方向のデータが、二重カラー・ドップラー・
サンプル・ボリュームの二次元アレイについて算出さ
れ、カラー・スケール上にマップされ、音響リフレクタ
の流れまたは運動の速度または方向の空間分布を示す。
この技法の主要な応用分野は、生体内の血流または軟組
織運動の絶対速度および方向の視覚化である。
【０００８】本発明の他の特徴は添付の図面および以下
の詳細な説明から明らかになろう。
の詳細な説明から明らかになろう。
【０００９】本発明は添付の図面中の図に限定的なもの
ではなく例として図示する。図面中同じ参照番号は同じ
要素を示す。
ではなく例として図示する。図面中同じ参照番号は同じ
要素を示す。
【００１０】
【発明の実施の形態】軟生体組織を含め、複雑な媒質内
の流れまたは運動の絶対平均速度および方向の超音波撮
像を行うシステムについて説明する。それぞれの異なる
角度で導入される２本の超音波カラー・ドップラー・ビ
ームの間の交差点でサンプリングが行われるように、こ
の２本のビームを使用して目標組織が撮像される。サン
プル・ボリュームでの周波数シフト情報から、目標組織
内の音響リフレクタの流れまたは運動の絶対平均速度お
よび方向が算出される。
の流れまたは運動の絶対平均速度および方向の超音波撮
像を行うシステムについて説明する。それぞれの異なる
角度で導入される２本の超音波カラー・ドップラー・ビ
ームの間の交差点でサンプリングが行われるように、こ
の２本のビームを使用して目標組織が撮像される。サン
プル・ボリュームでの周波数シフト情報から、目標組織
内の音響リフレクタの流れまたは運動の絶対平均速度お
よび方向が算出される。
【００１１】本発明の実施形態の意図される利点は、複
雑な媒質内の流体流または組織運動の絶対速度および方
向の超音波カラー・ドップラー撮像を行う装置が提供さ
れることである。
雑な媒質内の流体流または組織運動の絶対速度および方
向の超音波カラー・ドップラー撮像を行う装置が提供さ
れることである。
【００１２】本発明の実施形態の意図される他の利点
は、体内の動脈血流と静脈血流の間の色差分を表示する
システムが提供されることである。
は、体内の動脈血流と静脈血流の間の色差分を表示する
システムが提供されることである。
【００１３】本発明の様々な実施形態は、離散ハードウ
ェア構成要素で実装することも、あるいはコンパイルさ
れ、リンクされ、次いで実行時に実行できるようにディ
スクベースの記憶域からロードされるソフトウェアを使
用してデジタル信号プロセッサなどのプログラム済み処
理ユニットで実装することもできる。これらの実施形態
で使用される方法を含む様々なプログラムは、ファーム
ウェアまたは他の同様な非揮発性記憶手段に存在するこ
ともできる。
ェア構成要素で実装することも、あるいはコンパイルさ
れ、リンクされ、次いで実行時に実行できるようにディ
スクベースの記憶域からロードされるソフトウェアを使
用してデジタル信号プロセッサなどのプログラム済み処
理ユニットで実装することもできる。これらの実施形態
で使用される方法を含む様々なプログラムは、ファーム
ウェアまたは他の同様な非揮発性記憶手段に存在するこ
ともできる。
【００１４】図１は、本発明の実施形態を組み込んだ超
音波撮像システムのブロック図を示す。撮像システム１
００は超音波トランスデューサ１０１（「プローブ」と
も呼ぶ）を含む。超音波トランスデューサ１０１は通
常、圧電素子の多素子アレイであり、患者などの被験体
を調べるときに超音波信号を送りかつ受け取る。プロー
ブ１０１は信号パス１１０を通して送受信回路１０２に
結合される。送受信回路１０２は、超音波撮像分野で知
られている原理に従って較正されるが、話を簡単にする
ために、この回路について詳しくは論じない。
音波撮像システムのブロック図を示す。撮像システム１
００は超音波トランスデューサ１０１（「プローブ」と
も呼ぶ）を含む。超音波トランスデューサ１０１は通
常、圧電素子の多素子アレイであり、患者などの被験体
を調べるときに超音波信号を送りかつ受け取る。プロー
ブ１０１は信号パス１１０を通して送受信回路１０２に
結合される。送受信回路１０２は、超音波撮像分野で知
られている原理に従って較正されるが、話を簡単にする
ために、この回路について詳しくは論じない。
【００１５】送受信回路１０２は、バス１２０を通して
制御ユニット１０９に結合され、超音波信号を送るとき
にも受け取るときにもプローブ１０１内の要素は人体内
の特定の点で集束するように制御される。送受信回路１
０２および制御ユニット１０９は、プローブ１０１を人
体に対して移動せずに二次元画像画素を生成できるよう
に走査機能を備えることも多い。
制御ユニット１０９に結合され、超音波信号を送るとき
にも受け取るときにもプローブ１０１内の要素は人体内
の特定の点で集束するように制御される。送受信回路１
０２および制御ユニット１０９は、プローブ１０１を人
体に対して移動せずに二次元画像画素を生成できるよう
に走査機能を備えることも多い。
【００１６】超音波信号が体内へ送られた後、送受信回
路１０２の受信機（「ビームフォーマ」と呼ぶ）によっ
て反射信号が処理される。プローブ１０１の個々の各要
素からの信号の大きさが単一の信号に変換され、この信
号が信号パス１１１を通して無線周波数（ＲＦ）プロセ
ッサ１０３へ送られる。本発明の一実施形態では、送受
信機１０２内のビームフォーマ回路は、向けられたカラ
ー・ドップラー・パルスを受け取り、このパルスが、人
体の目標領域内の音響リフレクタの流れの平均速度およ
び方向を算出するのに十分な周波数シフト情報を与え
る。
路１０２の受信機（「ビームフォーマ」と呼ぶ）によっ
て反射信号が処理される。プローブ１０１の個々の各要
素からの信号の大きさが単一の信号に変換され、この信
号が信号パス１１１を通して無線周波数（ＲＦ）プロセ
ッサ１０３へ送られる。本発明の一実施形態では、送受
信機１０２内のビームフォーマ回路は、向けられたカラ
ー・ドップラー・パルスを受け取り、このパルスが、人
体の目標領域内の音響リフレクタの流れの平均速度およ
び方向を算出するのに十分な周波数シフト情報を与え
る。
【００１７】ＲＦプロセッサ１０３は信号情報を処理
し、復調された包絡線信号と、同位相（Ｉ）ドップラー
信号および直角（Ｑ）ドップラー信号を生成する。包絡
線信号は、人体から返されたエコーの振幅を表わし、さ
らに信号パス１１４を通して走査変換器１０５へ送られ
る。走査変換器１０５は通常、大型デジタル電子メモリ
として実装される。
し、復調された包絡線信号と、同位相（Ｉ）ドップラー
信号および直角（Ｑ）ドップラー信号を生成する。包絡
線信号は、人体から返されたエコーの振幅を表わし、さ
らに信号パス１１４を通して走査変換器１０５へ送られ
る。走査変換器１０５は通常、大型デジタル電子メモリ
として実装される。
【００１８】二次元画像を構築し、信号パス１１６を通
してビデオ・プロセッサ１２７へ送ることができるよう
に、走査変換器１０５は、包絡線エコー情報を、走査プ
ロセスの結果として得られる体内でのこのような情報の
幾何学的位置と共に、１ラインずつ記憶する。
してビデオ・プロセッサ１２７へ送ることができるよう
に、走査変換器１０５は、包絡線エコー情報を、走査プ
ロセスの結果として得られる体内でのこのような情報の
幾何学的位置と共に、１ラインずつ記憶する。
【００１９】カラー・ドップラー情報がないとき、ビデ
オ・プロセッサ１２７は単に、画像信号を信号パス１１
９を通してビデオ表示モニタ１３０へ送る。この二次元
画像は、通常は白黒であり、体内のエコー生成部位の分
布を表わす。次いで、いわゆるＢ走査画像が、人体の病
変を探索するためにオペレータによって使用されるか、
あるいは診断を下すために医師によって使用される。
オ・プロセッサ１２７は単に、画像信号を信号パス１１
９を通してビデオ表示モニタ１３０へ送る。この二次元
画像は、通常は白黒であり、体内のエコー生成部位の分
布を表わす。次いで、いわゆるＢ走査画像が、人体の病
変を探索するためにオペレータによって使用されるか、
あるいは診断を下すために医師によって使用される。
【００２０】スペクトル・ドップラーに関するＩ信号お
よびＱ信号は、信号パス１１３を通してドップラー・プ
ロセッサ１０６へ送られる。ドップラー・プロセッサ１
０６は、バス１２０を介した制御ユニット１０９の制御
の下で、受け取ったいくつかの連続するエコーから得た
信号を比較し、体内の単一の領域内のドップラー・シフ
トを求める。この単一の領域は一般に、サンプル・ボリ
ュームとして知られる。ドップラー・プロセッサ１０６
は連続時系列のスペクトル・ドップラー情報も生成し、
この情報では、血流速度が１つまたは複数の心周期（通
常は数秒）にわたってビデオ・ディスプレイ１３０上に
白黒で表示される。ドップラー情報は、信号パス１１５
を通して走査変換器１０５へ送られ、次いで信号パス１
１６を通してビデオ・プロセッサ１２７へ送られ、最終
的にビデオ・ディスプレイ１３０上に表示される。
よびＱ信号は、信号パス１１３を通してドップラー・プ
ロセッサ１０６へ送られる。ドップラー・プロセッサ１
０６は、バス１２０を介した制御ユニット１０９の制御
の下で、受け取ったいくつかの連続するエコーから得た
信号を比較し、体内の単一の領域内のドップラー・シフ
トを求める。この単一の領域は一般に、サンプル・ボリ
ュームとして知られる。ドップラー・プロセッサ１０６
は連続時系列のスペクトル・ドップラー情報も生成し、
この情報では、血流速度が１つまたは複数の心周期（通
常は数秒）にわたってビデオ・ディスプレイ１３０上に
白黒で表示される。ドップラー情報は、信号パス１１５
を通して走査変換器１０５へ送られ、次いで信号パス１
１６を通してビデオ・プロセッサ１２７へ送られ、最終
的にビデオ・ディスプレイ１３０上に表示される。
【００２１】ＲＦプロセッサ１０３はＩ信号およびＱ信
号を信号パス１１２を通してカラー・フロー・プロセッ
サ１０４へ送る。カラー・フロー・プロセッサ１０４は
通常、体内の所与の走査方向に沿っていくつかのサンプ
ル・ボリュームを処理する。カラー・フロー・プロセッ
サは信号を信号パス１１７を通してカラー走査変換器１
０８に渡す。カラー走査変換器１０８では、カラー・コ
ード化信号が、走査プロセスの結果として得られる体内
でのこのような情報の幾何学的位置と共に、１ラインず
つ記憶される。このようにして、二次元カラー・ビデオ
画像が構築され、信号パス１１８を通してビデオ・プロ
セッサ１２７へ送られる。
号を信号パス１１２を通してカラー・フロー・プロセッ
サ１０４へ送る。カラー・フロー・プロセッサ１０４は
通常、体内の所与の走査方向に沿っていくつかのサンプ
ル・ボリュームを処理する。カラー・フロー・プロセッ
サは信号を信号パス１１７を通してカラー走査変換器１
０８に渡す。カラー走査変換器１０８では、カラー・コ
ード化信号が、走査プロセスの結果として得られる体内
でのこのような情報の幾何学的位置と共に、１ラインず
つ記憶される。このようにして、二次元カラー・ビデオ
画像が構築され、信号パス１１８を通してビデオ・プロ
セッサ１２７へ送られる。
【００２２】カラー・フロー・プロセッサ１０４から得
られた走査ライン情報を補間するために使用することも
できるカラー走査変換器１０８は次いで、カラー・ドッ
プラー情報を、ビデオ・ディスプレイ１３０上に表示で
きるように信号パス１１８を通してビデオ・プロセッサ
１２７へ送る。ビデオ・プロセッサ１２７は通常、２次
元画像の所与の特定の部分が、流れの結果として得られ
るカラー情報を有するかどうか、あるいは静的組織から
のエコー情報のみを有するかどうかを選択する判定回路
を含む。流れが存在する場合、白黒画像情報ではなくカ
ラー情報が画像中の正しい点に表示される。本発明の一
実施形態では、カラー・フロー・プロセッサ１０４は、
システム１００が体内の組織運動および流体流に関する
速度／方向情報を算出し表示することを可能にする命令
を処理する。
られた走査ライン情報を補間するために使用することも
できるカラー走査変換器１０８は次いで、カラー・ドッ
プラー情報を、ビデオ・ディスプレイ１３０上に表示で
きるように信号パス１１８を通してビデオ・プロセッサ
１２７へ送る。ビデオ・プロセッサ１２７は通常、２次
元画像の所与の特定の部分が、流れの結果として得られ
るカラー情報を有するかどうか、あるいは静的組織から
のエコー情報のみを有するかどうかを選択する判定回路
を含む。流れが存在する場合、白黒画像情報ではなくカ
ラー情報が画像中の正しい点に表示される。本発明の一
実施形態では、カラー・フロー・プロセッサ１０４は、
システム１００が体内の組織運動および流体流に関する
速度／方向情報を算出し表示することを可能にする命令
を処理する。
【００２３】速度／方向撮像本発明の一実施形態では、
図１の超音波システムは、電子ビーム方向制御を行うこ
とのできる線形アレイ超音波トランスデューサおよびカ
ラー・ドップラー超音波スキャナを組み込んでおり、電
子ビーム方向制御は、複雑な媒質内の音響リフレクタ流
の速度および方向を測定するために使用される。カラー
・ドップラー・ビームは方向を制御され、２つの等しい
が互いに逆向きの角度で組織に導入される。互いに逆方
向に向けられる２本のカラー・ドップラー・ビームの間
の各交差点で一致する（二重）カラー・ドップラー・サ
ンプル・ボリュームが見付けられる。この方法は、組織
内の同じ点で２つの独立の周波数シフトを生成する。
図１の超音波システムは、電子ビーム方向制御を行うこ
とのできる線形アレイ超音波トランスデューサおよびカ
ラー・ドップラー超音波スキャナを組み込んでおり、電
子ビーム方向制御は、複雑な媒質内の音響リフレクタ流
の速度および方向を測定するために使用される。カラー
・ドップラー・ビームは方向を制御され、２つの等しい
が互いに逆向きの角度で組織に導入される。互いに逆方
向に向けられる２本のカラー・ドップラー・ビームの間
の各交差点で一致する（二重）カラー・ドップラー・サ
ンプル・ボリュームが見付けられる。この方法は、組織
内の同じ点で２つの独立の周波数シフトを生成する。
【００２４】図２は、導管または同様な組織構造内の点
を通して流体流を検出する二重カラー・ドップラー・サ
ンプル・ボリュームを示す。導管２１２は、通常は血管
であり、当該の領域２０８内の目標組織または目標領域
を含む。線形アレイ・トランスデューサ２０２は、目標
組織領域２０８に入射する２つの別々のドップラー・ベ
クトルを生成する。この２つのベクトルは、ドップラー
・ベクトル１ ２０４とドップラー・ベクトル２ ２０
６として示されている。２つのドップラー・ベクトル２
０４および２０６の目的は、目標組織２０８の流れを表
わすフロー・ベクトル２１０の絶対大きさおよび方向を
判定することである。
を通して流体流を検出する二重カラー・ドップラー・サ
ンプル・ボリュームを示す。導管２１２は、通常は血管
であり、当該の領域２０８内の目標組織または目標領域
を含む。線形アレイ・トランスデューサ２０２は、目標
組織領域２０８に入射する２つの別々のドップラー・ベ
クトルを生成する。この２つのベクトルは、ドップラー
・ベクトル１ ２０４とドップラー・ベクトル２ ２０
６として示されている。２つのドップラー・ベクトル２
０４および２０６の目的は、目標組織２０８の流れを表
わすフロー・ベクトル２１０の絶対大きさおよび方向を
判定することである。
【００２５】移動する組織または流体に関する正確なデ
ータを与えるために、２つのドップラー・ベクトルを使
用して得られる２つのドップラー・サンプルを互いに非
常に近い時間に得なければならないことに留意された
い。本発明の一実施形態では、角度インタリーブされ方
向制御されるカラー・ドップラー・ベクトルのシーケン
スが、当該のカラー・ドップラー領域の長さ、たとえば
図２の組織領域２０８の長さを横切って励振される。角
度インタリーブされ方向制御されるカラー・ドップラー
・ベクトルのシーケンスは、線形アレイ・トランスデュ
ーサ２０２によって生成される。当該の領域は、互いに
交差するベクトル対に位置する画素を含む領域の、オペ
レータによって決められるサブセットによって形成され
る。
ータを与えるために、２つのドップラー・ベクトルを使
用して得られる２つのドップラー・サンプルを互いに非
常に近い時間に得なければならないことに留意された
い。本発明の一実施形態では、角度インタリーブされ方
向制御されるカラー・ドップラー・ベクトルのシーケン
スが、当該のカラー・ドップラー領域の長さ、たとえば
図２の組織領域２０８の長さを横切って励振される。角
度インタリーブされ方向制御されるカラー・ドップラー
・ベクトルのシーケンスは、線形アレイ・トランスデュ
ーサ２０２によって生成される。当該の領域は、互いに
交差するベクトル対に位置する画素を含む領域の、オペ
レータによって決められるサブセットによって形成され
る。
【００２６】図３は、本発明の一実施形態による、角度
インタリーブされ方向制御されるカラー・ドップラー・
ベクトルの交差ベクトル対を使用した当該の領域の生成
を示す。線形アレイ・トランスデューサ２０２は、一連
のベクトルを第１の角度で生成する。第１の角度の第１
のベクトルはベクトル３０２として示され、この角度の
最後のベクトルはベクトル３０４として示されている。
この２つのベクトルの間にこれと同じ角度のいくつかの
追加のベクトルがある。線形アレイ・トランスデューサ
２０２はまた一連のベクトルを第２の角度で生成する。
第２の角度の第１のベクトルはベクトル３０６として示
され、この角度の最後のベクトルはベクトル３０８とし
て示されている。この２つのベクトルの間にこれと同じ
角度のいくつかの追加のベクトルがある。２組のベクト
ル・シーケンスの交差部は当該の領域３１０を決める。
当該の領域内の個々の画素は、一方のベクトルがこの画
素に第１の角度で入射し、他方のベクトルがこの画素に
第２の角度で入射するベクトル対の交差部によって決め
られる。
インタリーブされ方向制御されるカラー・ドップラー・
ベクトルの交差ベクトル対を使用した当該の領域の生成
を示す。線形アレイ・トランスデューサ２０２は、一連
のベクトルを第１の角度で生成する。第１の角度の第１
のベクトルはベクトル３０２として示され、この角度の
最後のベクトルはベクトル３０４として示されている。
この２つのベクトルの間にこれと同じ角度のいくつかの
追加のベクトルがある。線形アレイ・トランスデューサ
２０２はまた一連のベクトルを第２の角度で生成する。
第２の角度の第１のベクトルはベクトル３０６として示
され、この角度の最後のベクトルはベクトル３０８とし
て示されている。この２つのベクトルの間にこれと同じ
角度のいくつかの追加のベクトルがある。２組のベクト
ル・シーケンスの交差部は当該の領域３１０を決める。
当該の領域内の個々の画素は、一方のベクトルがこの画
素に第１の角度で入射し、他方のベクトルがこの画素に
第２の角度で入射するベクトル対の交差部によって決め
られる。
【００２７】図４は、当該の領域内の画素に関する速度
ベクトルの計算を示す。画素ｐ４０２は、線形アレイ・
トランスデューサ２０２によって生成される２つのドッ
プラー・ベクトル、ドップラー・ベクトル１およびドッ
プラー・ベクトル２の交差部にある画素を表わす。画素
ｐでの運動は速度ベクトル
ベクトルの計算を示す。画素ｐ４０２は、線形アレイ・
トランスデューサ２０２によって生成される２つのドッ
プラー・ベクトル、ドップラー・ベクトル１およびドッ
プラー・ベクトル２の交差部にある画素を表わす。画素
ｐでの運動は速度ベクトル
【数１】 ４１２によって表わされる。画素ｐで交差する２つのカ
ラー・ドップラー・ベクトルはそれぞれ、速度ベクトル
ラー・ドップラー・ベクトルはそれぞれ、速度ベクトル
【数２】 のそれぞれの軸方向成分に比例する周波数シフトを返
す。ドップラー・ベクトル１、４０４に沿った軸方向成
分はν1 ４０８として示され、ドップラー・ベクトル
２、４０６に沿った軸方向成分はν2 ４１０として示さ
れている。
す。ドップラー・ベクトル１、４０４に沿った軸方向成
分はν1 ４０８として示され、ドップラー・ベクトル
２、４０６に沿った軸方向成分はν2 ４１０として示さ
れている。
【００２８】速度ベクトル
【数３】 ４１２の大きさおよび方向は、図５に示すように、軸方
向速度成分ν1およびν2とそれらのベクトル角度θ1お
よびθ2から算出することができる。画素ｐを中心とす
るデカルト座標系を使用する場合、軸方向速度成分は、
方向制御されるカラー・ドップラー・ベクトル４０８お
よび４１０の線上に位置する。これらの軸方向速度成分
の角関係は次式によって与えられる。 ν1に対して ｙ＝ｔａｎθ1・ｘ ［１］ ν2に対して ｙ＝ｔａｎθ2・ｘ ［２］
向速度成分ν1およびν2とそれらのベクトル角度θ1お
よびθ2から算出することができる。画素ｐを中心とす
るデカルト座標系を使用する場合、軸方向速度成分は、
方向制御されるカラー・ドップラー・ベクトル４０８お
よび４１０の線上に位置する。これらの軸方向速度成分
の角関係は次式によって与えられる。 ν1に対して ｙ＝ｔａｎθ1・ｘ ［１］ ν2に対して ｙ＝ｔａｎθ2・ｘ ［２］
【００２９】速度ベクトル
【数４】 ４１２は、方向制御される各カラー・ドップラー・ベク
トル上に投影されると、以下の垂線を各カラー・ドップ
ラー・ベクトルに落とすことによって軸方向速度成分に
分解される。
トル上に投影されると、以下の垂線を各カラー・ドップ
ラー・ベクトルに落とすことによって軸方向速度成分に
分解される。
【数５】
【数６】
【００３０】各軸方向速度成分ｖnは、次式に示すよう
に、それぞれのカラー・ドップラー・ベクトルに沿って
周波数シフト△ｆnから直接較正される。
に、それぞれのカラー・ドップラー・ベクトルに沿って
周波数シフト△ｆnから直接較正される。
【数７】 上式で、ｃは音が伝達する媒質内の音響の速度であり、
ｆは、送られる超音波ビームの周波数である。
ｆは、送られる超音波ビームの周波数である。
【００３１】本発明の一実施形態では、２つのカラー・
ドップラー・ベクトルは、線形アレイ・トランスデュー
サの面からの垂線に対して、等しいが互いに逆向きの角
度θ 2および−θ2に方向制御される。したがって、以下
の角関係が適用される。 θ＝π−θ2 ［６］ ｃｏｓθ1＝−ｃｏｓθ2 ［７］ ｔａｎθ1＝−ｔａｎθ2 ［８］ 速度ベクトル
ドップラー・ベクトルは、線形アレイ・トランスデュー
サの面からの垂線に対して、等しいが互いに逆向きの角
度θ 2および−θ2に方向制御される。したがって、以下
の角関係が適用される。 θ＝π−θ2 ［６］ ｃｏｓθ1＝−ｃｏｓθ2 ［７］ ｔａｎθ1＝−ｔａｎθ2 ［８］ 速度ベクトル
【数８】 の端点座標（ｘ，ｙ）４１４に関して連立方程式３およ
び４を解くと次式が得られる。
び４を解くと次式が得られる。
【数９】
【数１０】
【００３２】算出されたｘおよびｙの値から、次式を使
用して速度ベクトル
用して速度ベクトル
【数１１】 の大きさおよび方向を算出することができる。
【数１２】
【数１３】
【００３３】本発明の一実施形態では、各角度で得られ
た速度ベクトルがカラー・スケール上にマップされ、こ
のカラー・スケールでは、暗い色相が低い速度を表わ
し、明るい色相がより高い速度を表わす。図６は、本発
明の一実施形態による、流速が色の階調で表わされるカ
ラー・スケールの円形表現を示す。たとえば、カラー・
ホイール６００では、色の階調に０ｃｍ／秒ないし１６
０ｃｍ／秒の速度値が割り当てられ、紺青色には値２０
ｃｍ／秒が割り当てられ、黄色には値１４０ｃｍ／秒が
割り当てられる。カラー・ホイール６００上の速度標識
が例示的なものであり、実際に割り当てられる速度値
が、カラー・ドップラー・パルス繰返し周波数（ＰＲ
Ｆ）およびカラー・ドップラー・パルス送信周波数に依
存することに留意されたい。
た速度ベクトルがカラー・スケール上にマップされ、こ
のカラー・スケールでは、暗い色相が低い速度を表わ
し、明るい色相がより高い速度を表わす。図６は、本発
明の一実施形態による、流速が色の階調で表わされるカ
ラー・スケールの円形表現を示す。たとえば、カラー・
ホイール６００では、色の階調に０ｃｍ／秒ないし１６
０ｃｍ／秒の速度値が割り当てられ、紺青色には値２０
ｃｍ／秒が割り当てられ、黄色には値１４０ｃｍ／秒が
割り当てられる。カラー・ホイール６００上の速度標識
が例示的なものであり、実際に割り当てられる速度値
が、カラー・ドップラー・パルス繰返し周波数（ＰＲ
Ｆ）およびカラー・ドップラー・パルス送信周波数に依
存することに留意されたい。
【００３４】前述の本発明の実施形態では、軸方向速度
成分ν1およびν2が同じ速度ベクトル
成分ν1およびν2が同じ速度ベクトル
【数１４】 に対して求められるものと仮定されている。この仮定で
は、
は、
【数１５】 が第１のドップラー・ベクトルν1から第２のドップラ
ー・ベクトルν2へ大きく変化することのないように、
ν1およびν2を生成するために使用されるドップラー・
ベクトル対が互いに非常に近い時間に発生する必要があ
る。したがって、本発明のこの実施形態では、カラー・
ドップラー・ベクトルを互いに３ミリ秒〜５ミリ秒また
はそれよりも短い時間内に順序付け、サンプル・ボリュ
ームを時間的に一致させる必要がある。
ー・ベクトルν2へ大きく変化することのないように、
ν1およびν2を生成するために使用されるドップラー・
ベクトル対が互いに非常に近い時間に発生する必要があ
る。したがって、本発明のこの実施形態では、カラー・
ドップラー・ベクトルを互いに３ミリ秒〜５ミリ秒また
はそれよりも短い時間内に順序付け、サンプル・ボリュ
ームを時間的に一致させる必要がある。
【００３５】本発明の代替実施形態では、１つまたは複
数の心周期にわたって脈動指数（ＰＩ）を算出し、これ
を使用して、各二重カラー・ドップラー・サンプル・ボ
リュームでの動脈血流と静脈血流を区別することができ
る。このような方法は、本出願の譲受人に譲渡された米
国特許出願第０８／５６１８８７号に記載されている。
図８は、いくつかの心周期にわたって算出された脈動指
数に関する例示的な動脈血流波形および静脈血流波形を
示す。この代替実施形態では、各サンプル・ボリューム
での経時的なフロー・サンプルのシーケンスが得られ、
いくつかの異なる静脈ピーク７００および動脈ピーク７
０２が生成される。
数の心周期にわたって脈動指数（ＰＩ）を算出し、これ
を使用して、各二重カラー・ドップラー・サンプル・ボ
リュームでの動脈血流と静脈血流を区別することができ
る。このような方法は、本出願の譲受人に譲渡された米
国特許出願第０８／５６１８８７号に記載されている。
図８は、いくつかの心周期にわたって算出された脈動指
数に関する例示的な動脈血流波形および静脈血流波形を
示す。この代替実施形態では、各サンプル・ボリューム
での経時的なフロー・サンプルのシーケンスが得られ、
いくつかの異なる静脈ピーク７００および動脈ピーク７
０２が生成される。
【００３６】図９は、本発明の代替実施形態による、い
くつかの心周期にわたって算出された脈動指数に関して
生成された静脈ピークおよび動脈ピークの例を示す。グ
ラフ７５０で、ピーク同士の間の一次谷７５２は、静脈
流と動脈流の間の分割線とみなされる。この分割線より
も下方の脈動指数を有するすべてのサンプル・ボリュー
ムに、静脈カラー・スケール内の色（たとえば、青−
緑）が割り当てられ、それに対して分割線よりも上方の
脈動指数を有するすべてのサンプル・ボリュームに動脈
カラー・スケール内の色（たとえば、赤−オレンジ−黄
色）が割り当てられる。
くつかの心周期にわたって算出された脈動指数に関して
生成された静脈ピークおよび動脈ピークの例を示す。グ
ラフ７５０で、ピーク同士の間の一次谷７５２は、静脈
流と動脈流の間の分割線とみなされる。この分割線より
も下方の脈動指数を有するすべてのサンプル・ボリュー
ムに、静脈カラー・スケール内の色（たとえば、青−
緑）が割り当てられ、それに対して分割線よりも上方の
脈動指数を有するすべてのサンプル・ボリュームに動脈
カラー・スケール内の色（たとえば、赤−オレンジ−黄
色）が割り当てられる。
【００３７】図７は、本発明の代替実施形態による、速
度ベクトルの流速が色の階調で表わされるカラー・スケ
ールの図形表現を示す。カラー・ホイール６５０では、
静脈カラー・スケール６５２と動脈カラー・スケール６
５４の両方に関する色の階調の範囲に値、たとえば０ｃ
ｍ／秒ないし１００ｃｍ／秒が割り当てられる。静脈カ
ラー・スケールは、青（値２５ｃｍ／秒）ないし緑（値
７５ｃｍ／秒）を含み、動脈カラー・スケールは赤（値
２５ｃｍ／秒）ないし黄色（値７５ｃｍ／秒）を含む。
この場合も、カラー・ホイール６５０上の速度標識が例
示的なものであり、実際に割り当てられるカラー値が、
カラー・ドップラー・パルス繰返し周波数（ＰＲＦ）お
よびカラー・ドップラー・パルス送信周波数に依存する
ことに留意されたい。
度ベクトルの流速が色の階調で表わされるカラー・スケ
ールの図形表現を示す。カラー・ホイール６５０では、
静脈カラー・スケール６５２と動脈カラー・スケール６
５４の両方に関する色の階調の範囲に値、たとえば０ｃ
ｍ／秒ないし１００ｃｍ／秒が割り当てられる。静脈カ
ラー・スケールは、青（値２５ｃｍ／秒）ないし緑（値
７５ｃｍ／秒）を含み、動脈カラー・スケールは赤（値
２５ｃｍ／秒）ないし黄色（値７５ｃｍ／秒）を含む。
この場合も、カラー・ホイール６５０上の速度標識が例
示的なものであり、実際に割り当てられるカラー値が、
カラー・ドップラー・パルス繰返し周波数（ＰＲＦ）お
よびカラー・ドップラー・パルス送信周波数に依存する
ことに留意されたい。
【００３８】流速だけでなく、流れの方向も円形カラー
・スケール上にマップすることができ、このカラー・ス
ケールでは、スケールの周りの各色または色相が流れの
特定の方向に割り当てられる。図１０は、本発明の一実
施形態による、ベクトルの流れ方向または運動方向が色
の階調で表わされる円形カラー・スケール８００を示
す。当該のカラー・ドップラー速度画像（ＣＤＶＩ）領
域内の流れの速度を流れ方向に従ってカラー・マップす
ると、カラー・ドップラー方向画像（ＣＤＤＩ）が得ら
れる。
・スケール上にマップすることができ、このカラー・ス
ケールでは、スケールの周りの各色または色相が流れの
特定の方向に割り当てられる。図１０は、本発明の一実
施形態による、ベクトルの流れ方向または運動方向が色
の階調で表わされる円形カラー・スケール８００を示
す。当該のカラー・ドップラー速度画像（ＣＤＶＩ）領
域内の流れの速度を流れ方向に従ってカラー・マップす
ると、カラー・ドップラー方向画像（ＣＤＤＩ）が得ら
れる。
【００３９】カラー・ドップラー速度／方向撮像装置 本発明の一実施形態では、カラー・ドップラー速度／方
向撮像システムは、当該の目標領域内の流体流または組
織運動の絶対平均速度および方向を算出し表示するため
に、方向制御可能な線形アレイ・トランスデューサと共
に従来型のカラー・ドップラー超音波システムの要素を
含む。
向撮像システムは、当該の目標領域内の流体流または組
織運動の絶対平均速度および方向を算出し表示するため
に、方向制御可能な線形アレイ・トランスデューサと共
に従来型のカラー・ドップラー超音波システムの要素を
含む。
【００４０】図１１は、本発明の一実施形態による、カ
ラー・ドップラー超音波システムで使用される線形アレ
イ・トランスデューサ・ビームフォーマ回路のブロック
図表現である。システム９００で、線形アレイ・トラン
スデューサ９０４は、送受信（Ｔｘ／Ｒｘ）スイッチ９
０６および前置増幅器回路９０８を通してビームフォー
マ回路９０２に結合される。線形アレイ・トランスデュ
ーサ９０４は、当該のカラー・ドップラー領域の長さを
横切る方向に、角度インタリーブされ方向制御されるカ
ラー・ドップラー・ベクトルのシーケンスを生成する。
本発明の一実施形態では、速度ベクトルのｘ成分および
ｙ成分を生成するために使用される各ドップラー・ベク
トル対が、前述のように、互いに近い時間に発生するよ
うに、シーケンスを含むビームが５ミリ秒よりも短い間
隔で生成される。本発明の一実施形態では、図１に示し
た超音波システム１００内の送受信回路１０２にビーム
フォーマ回路９０２が含まれる。
ラー・ドップラー超音波システムで使用される線形アレ
イ・トランスデューサ・ビームフォーマ回路のブロック
図表現である。システム９００で、線形アレイ・トラン
スデューサ９０４は、送受信（Ｔｘ／Ｒｘ）スイッチ９
０６および前置増幅器回路９０８を通してビームフォー
マ回路９０２に結合される。線形アレイ・トランスデュ
ーサ９０４は、当該のカラー・ドップラー領域の長さを
横切る方向に、角度インタリーブされ方向制御されるカ
ラー・ドップラー・ベクトルのシーケンスを生成する。
本発明の一実施形態では、速度ベクトルのｘ成分および
ｙ成分を生成するために使用される各ドップラー・ベク
トル対が、前述のように、互いに近い時間に発生するよ
うに、シーケンスを含むビームが５ミリ秒よりも短い間
隔で生成される。本発明の一実施形態では、図１に示し
た超音波システム１００内の送受信回路１０２にビーム
フォーマ回路９０２が含まれる。
【００４１】ビームフォーマ回路９０２では、シーケン
ス・ビーム対が当該のカラー・ドップラー領域内の中間
深度で交差するように、カラー・ドップラー超音波ビー
ムが、ビーム方向制御角度θ2とビーム方向制御角度−
θ2との間で交互に切り換えられるように順序付けされ
る。これにより、概して、すべての一致するカラー・ド
ップラー・サンプル・ボリュームが互いにできるだけ近
い時間に発生する。ＲＯＩ深度制御回路９２６によって
当該領域（ＲＯＩ）深度情報が生成される。ＲＯＩ深度
制御回路９２６および方向制御焦点マップ９１４からの
データはライン／方向制御シーケンサ９１６に入力され
る。ライン／方向制御シーケンサ９１６は、カラー・ド
ップラー超音波ビームの、適切な範囲の深度および方向
制御角度が得られるように方向制御焦点マップ９１４か
ら焦点マップを選択する。次いで、ライン／方向制御シ
ーケンサ９１６は、対にすべき角度インタリーブされ方
向制御されるカラー・ドップラー・ベクトルを選択す
る。ライン／方向制御シーケンサ９１６は、当該の領域
の開始位置と終了位置を決める対にされない追加のベク
トルも選択する。
ス・ビーム対が当該のカラー・ドップラー領域内の中間
深度で交差するように、カラー・ドップラー超音波ビー
ムが、ビーム方向制御角度θ2とビーム方向制御角度−
θ2との間で交互に切り換えられるように順序付けされ
る。これにより、概して、すべての一致するカラー・ド
ップラー・サンプル・ボリュームが互いにできるだけ近
い時間に発生する。ＲＯＩ深度制御回路９２６によって
当該領域（ＲＯＩ）深度情報が生成される。ＲＯＩ深度
制御回路９２６および方向制御焦点マップ９１４からの
データはライン／方向制御シーケンサ９１６に入力され
る。ライン／方向制御シーケンサ９１６は、カラー・ド
ップラー超音波ビームの、適切な範囲の深度および方向
制御角度が得られるように方向制御焦点マップ９１４か
ら焦点マップを選択する。次いで、ライン／方向制御シ
ーケンサ９１６は、対にすべき角度インタリーブされ方
向制御されるカラー・ドップラー・ベクトルを選択す
る。ライン／方向制御シーケンサ９１６は、当該の領域
の開始位置と終了位置を決める対にされない追加のベク
トルも選択する。
【００４２】対にされたベクトルと対にされないベクト
ルは、送信ビームフォーマ回路９１２および送信パルサ
回路９１０を通して送られる。次いで、結果として得ら
れた超音波シーケンスはスイッチ９０６を通してトラン
スデューサ９０４へ送られ、当該の領域の組織に導入さ
れる。シーケンサ９１６によって生成された対にされた
ベクトルと対にされないベクトルは、図３に示した当該
のＣＤＶＩ領域３１０を形成する。
ルは、送信ビームフォーマ回路９１２および送信パルサ
回路９１０を通して送られる。次いで、結果として得ら
れた超音波シーケンスはスイッチ９０６を通してトラン
スデューサ９０４へ送られ、当該の領域の組織に導入さ
れる。シーケンサ９１６によって生成された対にされた
ベクトルと対にされないベクトルは、図３に示した当該
のＣＤＶＩ領域３１０を形成する。
【００４３】当該の領域から返された超音波ビームは、
トランスデューサ９０４によって取り込まれ、スイッチ
９０６を通るように経路指定され、前置増幅器回路９０
８によって増幅され、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変
換器回路９１８でアナログ信号からデジタル信号に変換
される。次いで、受け取ったデジタル信号は受信ビーム
フォーマ回路９２０へ送られる。受け取ったシーケンス
は加算回路９２４で加算され、このようなシーケンスの
加算値が深度利得回路９２２内のＲＯＩ深度制御回路９
２６からの出力と組み合わされる。深度利得回路９２２
からの出力は復調器９２８に入力され、復調器９２８が
同位相（Ｉ）信号および直角（Ｑ）信号を生成し、これ
らの信号がカラー信号プロセッサに入力される。
トランスデューサ９０４によって取り込まれ、スイッチ
９０６を通るように経路指定され、前置増幅器回路９０
８によって増幅され、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変
換器回路９１８でアナログ信号からデジタル信号に変換
される。次いで、受け取ったデジタル信号は受信ビーム
フォーマ回路９２０へ送られる。受け取ったシーケンス
は加算回路９２４で加算され、このようなシーケンスの
加算値が深度利得回路９２２内のＲＯＩ深度制御回路９
２６からの出力と組み合わされる。深度利得回路９２２
からの出力は復調器９２８に入力され、復調器９２８が
同位相（Ｉ）信号および直角（Ｑ）信号を生成し、これ
らの信号がカラー信号プロセッサに入力される。
【００４４】図１２は、本発明の一実施形態によるカラ
ー・ドップラー速度／方向撮像システム内のカラー信号
プロセッサ回路のブロック図である。カラー信号プロセ
ッサ１０００は、図１１の復調器９２８から同位相
（Ｉ）信号および直角（Ｑ）信号を受け取る。同位相信
号および直角信号は、超音波トランスデューサから受け
取った超音波信号データを含む。Ｉ／Ｑ信号はカラー利
得回路１００２に入力される。利得回路１００２からの
出力は高域フィルタ１００４に入力される。高域フィル
タ１００４からの出力信号はクラッタ・フィルタ１００
６を通して運動識別回路１００８に入力される。
ー・ドップラー速度／方向撮像システム内のカラー信号
プロセッサ回路のブロック図である。カラー信号プロセ
ッサ１０００は、図１１の復調器９２８から同位相
（Ｉ）信号および直角（Ｑ）信号を受け取る。同位相信
号および直角信号は、超音波トランスデューサから受け
取った超音波信号データを含む。Ｉ／Ｑ信号はカラー利
得回路１００２に入力される。利得回路１００２からの
出力は高域フィルタ１００４に入力される。高域フィル
タ１００４からの出力信号はクラッタ・フィルタ１００
６を通して運動識別回路１００８に入力される。
【００４５】運動識別回路１００８は、いくつかの異な
る種類の組織でそれぞれ異なるように示されるそれぞれ
の異なる運動パラメータを抽出する別々のユニットを含
む。運動識別回路１００８は、振幅推定回路１０１０、
周波数シフト推定回路１０１２、分散推定回路１０１４
を含む。振幅推定回路１０１０は、リフレクタの数に基
づいて組織運動の振幅のみを抽出し、それに対して周波
数シフト推定回路１０１２は組織運動の周波数シフト成
分のみを抽出する。分散推定回路１０１４は、走査され
た当該の領域に存在するいくつかの異なる種類の組織を
区別するうえで有用な情報を与える組織運動の速度の広
がりを測定する。
る種類の組織でそれぞれ異なるように示されるそれぞれ
の異なる運動パラメータを抽出する別々のユニットを含
む。運動識別回路１００８は、振幅推定回路１０１０、
周波数シフト推定回路１０１２、分散推定回路１０１４
を含む。振幅推定回路１０１０は、リフレクタの数に基
づいて組織運動の振幅のみを抽出し、それに対して周波
数シフト推定回路１０１２は組織運動の周波数シフト成
分のみを抽出する。分散推定回路１０１４は、走査され
た当該の領域に存在するいくつかの異なる種類の組織を
区別するうえで有用な情報を与える組織運動の速度の広
がりを測定する。
【００４６】分散推定回路１０１４からの出力はスイッ
チを通して組合せ回路１０１６に入力される。組合せ回
路１０１６は、この入力を周波数シフト推定回路１０１
２からの出力と組み合わせ、プログラム可能な公式から
与えられる演算に応じてこれらの信号を処理する。本発
明の一実施形態では、組合せ回路１０１６に使用される
プログラム可能な公式は、ピーク周波数シフトを推定す
る加算演算である。
チを通して組合せ回路１０１６に入力される。組合せ回
路１０１６は、この入力を周波数シフト推定回路１０１
２からの出力と組み合わせ、プログラム可能な公式から
与えられる演算に応じてこれらの信号を処理する。本発
明の一実施形態では、組合せ回路１０１６に使用される
プログラム可能な公式は、ピーク周波数シフトを推定す
る加算演算である。
【００４７】組合せ回路１０１６からの出力は運動フィ
ルタ１０１８に入力される。運動フィルタ１０１８は、
フラッシュ運動アーチファクトを除去し、システムの信
号対雑音比を向上させる働きをする。運動フィルタ１０
１８からの出力は速度推定回路１０２０および方向推定
回路１０２２に入力される。
ルタ１０１８に入力される。運動フィルタ１０１８は、
フラッシュ運動アーチファクトを除去し、システムの信
号対雑音比を向上させる働きをする。運動フィルタ１０
１８からの出力は速度推定回路１０２０および方向推定
回路１０２２に入力される。
【００４８】本発明の一実施形態では、カラー・ドップ
ラー信号プロセッサ１０００は従来型のカラー・ドップ
ラー・アルゴリズムを使用し、周波数シフト推定回路１
０１２を使用して、送られた超音波ビームと受け取った
超音波ビームとの間の平均周波数シフトを推定する。次
いで、分散推定回路１０１４からの周波数ドメイン分散
推定値が平均周波数シフト推定値に加算され、ピーク周
波数シフトの推定値が与えられる。加算結果はメモリ・
バッファ１０２４に記憶される。
ラー信号プロセッサ１０００は従来型のカラー・ドップ
ラー・アルゴリズムを使用し、周波数シフト推定回路１
０１２を使用して、送られた超音波ビームと受け取った
超音波ビームとの間の平均周波数シフトを推定する。次
いで、分散推定回路１０１４からの周波数ドメイン分散
推定値が平均周波数シフト推定値に加算され、ピーク周
波数シフトの推定値が与えられる。加算結果はメモリ・
バッファ１０２４に記憶される。
【００４９】本発明の一実施形態では、カラー・ドップ
ラー超音波ビームは、ビーム方向制御角度θ2とビーム
方向制御角度−θ2との間で交互に切り換わるように順
序付けされる。したがって、角度θ2の第１の超音波ビ
ームについて推定平均周波数シフトの結果が算出され記
憶され、次いで、角度−θ2で逆方向に向けられた超音
波ビームについて推定平均周波数シフトの結果が算出さ
れる。互いに逆方向に向けられたカラー・ドップラー・
ベクトル上の一致するカラー・ドップラー・サンプル・
ボリュームから得たデータを処理する際、数式９〜１２
で２つの周波数シフトが使用される。
ラー超音波ビームは、ビーム方向制御角度θ2とビーム
方向制御角度−θ2との間で交互に切り換わるように順
序付けされる。したがって、角度θ2の第１の超音波ビ
ームについて推定平均周波数シフトの結果が算出され記
憶され、次いで、角度−θ2で逆方向に向けられた超音
波ビームについて推定平均周波数シフトの結果が算出さ
れる。互いに逆方向に向けられたカラー・ドップラー・
ベクトル上の一致するカラー・ドップラー・サンプル・
ボリュームから得たデータを処理する際、数式９〜１２
で２つの周波数シフトが使用される。
【数１６】
【数１７】
【数１８】
【数１９】
【００５０】上式を解くと、二重サンプル・ボリューム
内の流れまたは運動の絶対速度および方向の推定値が与
えられる。図１０で、絶対速度νは速度推定回路１０２
０で算出され、流れの方向φは方向推定回路１０２２で
算出される。
内の流れまたは運動の絶対速度および方向の推定値が与
えられる。図１０で、絶対速度νは速度推定回路１０２
０で算出され、流れの方向φは方向推定回路１０２２で
算出される。
【００５１】本発明の一実施形態では、図１のカラー走
査変換器１０８などのカラー走査変換器で速度データお
よび方向データが走査変換される。次いで、走査変換済
みデータは双線形補間され、２次元マトリックスが得ら
れる。次いで、結果として得られた流れ画素値は、図６
に示したようなＣＤＶＩ用のカラー・スケール、または
図１０に示したようなＣＤＤＩ用のカラー・スケールに
マップされる。次いで、図１のビデオ・ディスプレイ１
３０などの表示装置上に表示される画像が、マップされ
た画素値を使用して形成される。この実施形態では、図
１に示したカラー・フロー・プロセッサ１０４内にカラ
ー信号プロセッサ１０００が含まれる。
査変換器１０８などのカラー走査変換器で速度データお
よび方向データが走査変換される。次いで、走査変換済
みデータは双線形補間され、２次元マトリックスが得ら
れる。次いで、結果として得られた流れ画素値は、図６
に示したようなＣＤＶＩ用のカラー・スケール、または
図１０に示したようなＣＤＤＩ用のカラー・スケールに
マップされる。次いで、図１のビデオ・ディスプレイ１
３０などの表示装置上に表示される画像が、マップされ
た画素値を使用して形成される。この実施形態では、図
１に示したカラー・フロー・プロセッサ１０４内にカラ
ー信号プロセッサ１０００が含まれる。
【００５２】目標領域が血管、または流体を含む同様な
構造である場合、脈動推定回路を使用して脈動指数を求
めることができる。図１３は、本発明の代替実施形態に
よるカラー・ドップラー速度／方向撮像システム内のカ
ラー信号プロセッサ回路のブロック図である。図１３の
カラー信号プロセッサ１０５０は脈動推定回路１０３０
を含み、脈動推定回路１０３０は１つまたは複数の心周
期にわたる速度データを使用して脈動指数を算出する。
次いで、脈動指数は、流れが動脈流であるか、それとも
静脈流であるかを判定するために動脈−静脈（Ａ−Ｖ）
弁別器１０２８によって使用される。一般に、動脈流は
脈動が比較的多いことを特徴とし、静脈流は脈動が比較
的少ないことを特徴とする。次いで、速度推定値が動脈
速度ＶAまたは静脈速度ＶVに分類される。次いで、速度
推定値は、方向推定回路１０２２から得た方向データφ
と共に、カラー走査変換器１０８に入力され、ビデオ・
ディスプレイ１３０上に表示される２次元画素データが
生成される。
構造である場合、脈動推定回路を使用して脈動指数を求
めることができる。図１３は、本発明の代替実施形態に
よるカラー・ドップラー速度／方向撮像システム内のカ
ラー信号プロセッサ回路のブロック図である。図１３の
カラー信号プロセッサ１０５０は脈動推定回路１０３０
を含み、脈動推定回路１０３０は１つまたは複数の心周
期にわたる速度データを使用して脈動指数を算出する。
次いで、脈動指数は、流れが動脈流であるか、それとも
静脈流であるかを判定するために動脈−静脈（Ａ−Ｖ）
弁別器１０２８によって使用される。一般に、動脈流は
脈動が比較的多いことを特徴とし、静脈流は脈動が比較
的少ないことを特徴とする。次いで、速度推定値が動脈
速度ＶAまたは静脈速度ＶVに分類される。次いで、速度
推定値は、方向推定回路１０２２から得た方向データφ
と共に、カラー走査変換器１０８に入力され、ビデオ・
ディスプレイ１３０上に表示される２次元画素データが
生成される。
【００５３】本発明の一実施形態では、当該のカラー・
ドップラー領域内の流れ画素からの定量読取り値が、流
れまたは運動の推定平均速度、ピーク速度、角方向を表
示する。次いで、図１に示したように、トラックボール
や他の同様なカーソル制御装置１２６などのオペレータ
制御式ポインティング装置によって所望のカラー画素を
選択することができる。特定の画素を選択することによ
って、この画素に関する運動の推定平均速度、ピーク速
度、方向を得ることができる。
ドップラー領域内の流れ画素からの定量読取り値が、流
れまたは運動の推定平均速度、ピーク速度、角方向を表
示する。次いで、図１に示したように、トラックボール
や他の同様なカーソル制御装置１２６などのオペレータ
制御式ポインティング装置によって所望のカラー画素を
選択することができる。特定の画素を選択することによ
って、この画素に関する運動の推定平均速度、ピーク速
度、方向を得ることができる。
【００５４】図１１および図１０のブロック図のあるプ
ロセスおよび回路の厳密な配置および順序がビームフォ
ーマおよびカラー信号プロセッサのいくつかの可能な設
計に応じて異なり、本発明が図の厳密な構造および実施
形態に限らないことに留意されたい。
ロセスおよび回路の厳密な配置および順序がビームフォ
ーマおよびカラー信号プロセッサのいくつかの可能な設
計に応じて異なり、本発明が図の厳密な構造および実施
形態に限らないことに留意されたい。
【００５５】図１４は、本発明の方法によってカラー・
ドップラー速度／方向撮像を実行するステップを示すフ
ローチャートである。図１４のフローチャートは、角度
θおよび−θで方向制御される交互に切り換わるカラー
・ドップラー・ビームの処理シーケンスを示す。各軸方
向周波数シフト推定値が得られた後、前の一致するサン
プル・ボリュームがある場合は、νおよびφが算出され
る。説明の都合上、図１４に示した方法のステップにつ
いて図１１および図１２を参照して論じるが、図１４の
方法の要素はこれらの特定の実施形態に限らない。
ドップラー速度／方向撮像を実行するステップを示すフ
ローチャートである。図１４のフローチャートは、角度
θおよび−θで方向制御される交互に切り換わるカラー
・ドップラー・ビームの処理シーケンスを示す。各軸方
向周波数シフト推定値が得られた後、前の一致するサン
プル・ボリュームがある場合は、νおよびφが算出され
る。説明の都合上、図１４に示した方法のステップにつ
いて図１１および図１２を参照して論じるが、図１４の
方法の要素はこれらの特定の実施形態に限らない。
【００５６】ステップ１１０２で、各ベクトル対ごとの
ライン位置が算出される。各ベクトル対ごとのライン位
置は、ビーム対のシーケンスが当該の領域内の中間の深
さで交差するように算出される。ステップ１１０４で、
線形アレイ・トランスデューサによって第１のカラー・
ドップラー画像ベクトルが角度θ2で送られる。ステッ
プ１１０６で、線形アレイ・トランスデューサが角度θ
2のカラー・ドップラー画像ベクトルを受け取る。次い
でステップ１１０８で、受け取ったカラー・ドップラー
画像ベクトルが復調器（たとえば、図１１の復調器９２
８）で復調される。
ライン位置が算出される。各ベクトル対ごとのライン位
置は、ビーム対のシーケンスが当該の領域内の中間の深
さで交差するように算出される。ステップ１１０４で、
線形アレイ・トランスデューサによって第１のカラー・
ドップラー画像ベクトルが角度θ2で送られる。ステッ
プ１１０６で、線形アレイ・トランスデューサが角度θ
2のカラー・ドップラー画像ベクトルを受け取る。次い
でステップ１１０８で、受け取ったカラー・ドップラー
画像ベクトルが復調器（たとえば、図１１の復調器９２
８）で復調される。
【００５７】ステップ１１１０で、復調されたカラー・
ドップラー画像ベクトルから生成された同位相信号およ
び直角信号から、当該の領域のサンプル・ボリューム内
の軸方向速度成分が推定される。ステップ１１１２で、
図１０の高域フィルタ１００４を使用することなどによ
り、推定された軸方向速度成分から雑音が除去される。
次いでステップ１１１４で、結果として得られる推定軸
方向速度成分がメモリ・バッファに記憶される。ステッ
プ１１１６で、軸方向周波数シフト推定値に対応する前
の一致するサンプル・ボリュームがあるかどうかが判定
される。ステップ１１１６で、一致する（あるいは重な
り合った）サンプルがあると判定された場合、ステップ
１１１８で、重なり合った２つのサンプルから速度ベク
トルが算出される。速度ベクトルの算出は、νで定義さ
れる速度の大きさを求めるステップと、角度φで定義さ
れる速度ベクトルの方向を求めるステップを含む。
ドップラー画像ベクトルから生成された同位相信号およ
び直角信号から、当該の領域のサンプル・ボリューム内
の軸方向速度成分が推定される。ステップ１１１２で、
図１０の高域フィルタ１００４を使用することなどによ
り、推定された軸方向速度成分から雑音が除去される。
次いでステップ１１１４で、結果として得られる推定軸
方向速度成分がメモリ・バッファに記憶される。ステッ
プ１１１６で、軸方向周波数シフト推定値に対応する前
の一致するサンプル・ボリュームがあるかどうかが判定
される。ステップ１１１６で、一致する（あるいは重な
り合った）サンプルがあると判定された場合、ステップ
１１１８で、重なり合った２つのサンプルから速度ベク
トルが算出される。速度ベクトルの算出は、νで定義さ
れる速度の大きさを求めるステップと、角度φで定義さ
れる速度ベクトルの方向を求めるステップを含む。
【００５８】ステップ１１２０で、線形アレイ・トラン
スデューサによって第２のカラー・ドップラー画像ベク
トルが角度−θ2で送られる。ステップ１１１６で、前
のサンプル・ボリューム同士が重なり合わないと判定さ
れた場合、プロセスが直接、ステップ１１１４からステ
ップ１１２０に進み、ドップラー画像ベクトルが角度−
θ2で送られることに留意されたい。ステップ１１２２
で、線形アレイ・トランスデューサが角度−θ2のカラ
ー・ドップラー画像ベクトルを受け取る。次いで、受け
取ったカラー・ドップラー画像ベクトルは図１１の復調
器９２８で復調される。
スデューサによって第２のカラー・ドップラー画像ベク
トルが角度−θ2で送られる。ステップ１１１６で、前
のサンプル・ボリューム同士が重なり合わないと判定さ
れた場合、プロセスが直接、ステップ１１１４からステ
ップ１１２０に進み、ドップラー画像ベクトルが角度−
θ2で送られることに留意されたい。ステップ１１２２
で、線形アレイ・トランスデューサが角度−θ2のカラ
ー・ドップラー画像ベクトルを受け取る。次いで、受け
取ったカラー・ドップラー画像ベクトルは図１１の復調
器９２８で復調される。
【００５９】ステップ１１２６で、サンプル・ボリュー
ム内の軸方向速度成分が推定される。次いでステップ１
１２８で、推定された軸方向速度成分から雑音成分が除
去され、ステップ１１３０で、この結果がメモリ・バッ
ファに記憶される。ステップ１１３２で、軸方向周波数
シフト推定値に対応する前の一致するサンプル・ボリュ
ームがあるかどうかが判定される。ステップ１１３２
で、重なり合ったサンプルがあると判定された場合、ス
テップ１１３４で、重なり合った２つのサンプルから速
度ベクトルが算出される。第１のベクトルの場合と同様
に、第２の速度ベクトルの算出は、νで定義される速度
の大きさを求めるステップと、角度φで定義される速度
ベクトルの方向を求めるステップを含む。
ム内の軸方向速度成分が推定される。次いでステップ１
１２８で、推定された軸方向速度成分から雑音成分が除
去され、ステップ１１３０で、この結果がメモリ・バッ
ファに記憶される。ステップ１１３２で、軸方向周波数
シフト推定値に対応する前の一致するサンプル・ボリュ
ームがあるかどうかが判定される。ステップ１１３２
で、重なり合ったサンプルがあると判定された場合、ス
テップ１１３４で、重なり合った２つのサンプルから速
度ベクトルが算出される。第１のベクトルの場合と同様
に、第２の速度ベクトルの算出は、νで定義される速度
の大きさを求めるステップと、角度φで定義される速度
ベクトルの方向を求めるステップを含む。
【００６０】速度ベクトルが算出された後、次にステッ
プ１１３６で、プロセスがカラー・フレームの終了位置
まで進んだかどうかが判定される。ステップ１１３２
で、サンプル・ボリューム同士が重なり合わないと判定
された場合、プロセスは直接、ステップ１１３６から進
み、カラー・フレームの終了位置があるかどうかが判定
される。ステップ１１３６で、カラー・フレームが完了
していないと判定された場合、プロセスはステップ１１
０２から繰り返され、次のカラー・ドップラー画像ベク
トルが第１の角度θ2で送られる。
プ１１３６で、プロセスがカラー・フレームの終了位置
まで進んだかどうかが判定される。ステップ１１３２
で、サンプル・ボリューム同士が重なり合わないと判定
された場合、プロセスは直接、ステップ１１３６から進
み、カラー・フレームの終了位置があるかどうかが判定
される。ステップ１１３６で、カラー・フレームが完了
していないと判定された場合、プロセスはステップ１１
０２から繰り返され、次のカラー・ドップラー画像ベク
トルが第１の角度θ2で送られる。
【００６１】しかし、ステップ１１３６で、プロセスが
カラー・フレームの終了位置に到達したと判定された場
合、ステップ１１３８で、すべてのサンプルに関する速
度データおよび方向データが走査変換される。次にステ
ップ１１４０で、走査変換済みデータが速度情報である
か、それとも方向情報であるかが判定される。ステップ
１１４０で、走査変換済み情報が速度データであると判
定された場合、ステップ１１４４で、カラー・ドップラ
ー速度画像（ＣＤＶＩ）が表示される。しかし、ステッ
プ１１４０で、走査変換済み情報が方向データであると
判定された場合、ステップ１１４２で、カラー・ドップ
ラー方向画像（ＣＤＤＩ）が表示される。次いでステッ
プ１１４６で、この特定のカラー・フレームに関するプ
ロセスが終了する。
カラー・フレームの終了位置に到達したと判定された場
合、ステップ１１３８で、すべてのサンプルに関する速
度データおよび方向データが走査変換される。次にステ
ップ１１４０で、走査変換済みデータが速度情報である
か、それとも方向情報であるかが判定される。ステップ
１１４０で、走査変換済み情報が速度データであると判
定された場合、ステップ１１４４で、カラー・ドップラ
ー速度画像（ＣＤＶＩ）が表示される。しかし、ステッ
プ１１４０で、走査変換済み情報が方向データであると
判定された場合、ステップ１１４２で、カラー・ドップ
ラー方向画像（ＣＤＤＩ）が表示される。次いでステッ
プ１１４６で、この特定のカラー・フレームに関するプ
ロセスが終了する。
【００６２】上記では、超音波カラー・ドップラー撮像
を使用して流れまたは組織運動の絶対速度および方向を
表示するシステムについて説明した。本発明について特
定の例示的な実施形態を参照して説明したが、特許請求
の範囲に記載された本発明の広い趣旨および範囲から逸
脱せずにこれらの実施形態に様々な修正および変更を加
えられることは明白であろう。したがって、本明細書お
よび図面は制限的なものではなく例示的なものとみなす
べきである。
を使用して流れまたは組織運動の絶対速度および方向を
表示するシステムについて説明した。本発明について特
定の例示的な実施形態を参照して説明したが、特許請求
の範囲に記載された本発明の広い趣旨および範囲から逸
脱せずにこれらの実施形態に様々な修正および変更を加
えられることは明白であろう。したがって、本明細書お
よび図面は制限的なものではなく例示的なものとみなす
べきである。
【図１】 本発明の実施形態を組み込んだ超音波撮像シ
ステムのブロック図である。
ステムのブロック図である。
【図２】 導管または同様な組織構造内の点を通る流体
流を検出する二重カラー・ドップラー・サンプル・ボリ
ュームを示す図である。
流を検出する二重カラー・ドップラー・サンプル・ボリ
ュームを示す図である。
【図３】 本発明の一実施形態による、角度インタリー
ブされ方向制御されるカラー・ドップラー・ベクトルの
交差ベクトル対を使用した当該の領域の生成を示す図で
ある。
ブされ方向制御されるカラー・ドップラー・ベクトルの
交差ベクトル対を使用した当該の領域の生成を示す図で
ある。
【図４】 交差ベクトル対によって生成された当該の領
域内の画素の速度ベクトルの計算を示す図である。
域内の画素の速度ベクトルの計算を示す図である。
【図５】 図４の速度ベクトルの大きさおよび方向の計
算を示す図である。
算を示す図である。
【図６】 本発明の一実施形態による、ベクトルの絶対
速度が色の階調で表わされる円形カラー・スケールを示
す図である。
速度が色の階調で表わされる円形カラー・スケールを示
す図である。
【図７】 本発明の代替実施形態による、ベクトルの絶
対速度が色の階調で表わされる円形カラー・スケールを
示す図である。
対速度が色の階調で表わされる円形カラー・スケールを
示す図である。
【図８】 いくつかの心周期にわたって算出された脈拍
指数（ｐｕｌｓａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）に関する例示
的な動脈血流波形および静脈血流波形を示す図である。
指数（ｐｕｌｓａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）に関する例示
的な動脈血流波形および静脈血流波形を示す図である。
【図９】 本発明の代替実施形態による、いくつかの心
周期にわたって算出された脈拍指数に関して生成された
例示的な静脈ピークおよび動脈ピークを示す図である。
周期にわたって算出された脈拍指数に関して生成された
例示的な静脈ピークおよび動脈ピークを示す図である。
【図１０】 本発明の一実施形態による、速度ベクトル
の方向が色の階調で表わされる円形カラー・スケールを
示す図である。
の方向が色の階調で表わされる円形カラー・スケールを
示す図である。
【図１１】 本発明の一実施形態による、カラー・ドッ
プラー超音波システムで使用される線形アレイ・トラン
スデューサ・ビームフォーマ回路のブロック図表現であ
る。
プラー超音波システムで使用される線形アレイ・トラン
スデューサ・ビームフォーマ回路のブロック図表現であ
る。
【図１２】 本発明の一実施形態による、カラー・ドッ
プラー速度／方向撮像システム内のカラー信号処理回路
のブロック図である。
プラー速度／方向撮像システム内のカラー信号処理回路
のブロック図である。
【図１３】 本発明の代替実施形態による、カラー・ド
ップラー速度／方向撮像システム内のカラー信号処理回
路のブロック図である。
ップラー速度／方向撮像システム内のカラー信号処理回
路のブロック図である。
【図１４】 本発明の方法によってカラー・ドップラー
速度／方向撮像を行うステップを示すフローチャートで
ある。
速度／方向撮像を行うステップを示すフローチャートで
ある。
１００ 撮像システム １０１ プローブ １０２ 送受信回路 １０３ ＲＦプロセッサ １０４ カラー・フロー・プロセッサ １０５ 走査変換器 １０６ ドップラー・プロセッサ １０８ カラー走査変換器 １０９ 制御ユニット １１０、１１２、１１３、１１６、１１７、１１８、１
１９ 信号パス １２０ バス １２７ ビデオ・プロセッサ １３０ ビデオ・ディスプレイ・モニタ
１９ 信号パス １２０ バス １２７ ビデオ・プロセッサ １３０ ビデオ・ディスプレイ・モニタ
Claims (26)
- 【請求項１】 第１の角度の第１組の超音波ビームおよ
び第２の角度の第２組の超音波ビームを第１の領域内へ
送り、前記第１の角度および前記第２の角度の反射超音
波ビームを前記第１の領域から受け取るように動作する
ことのできるトランスデューサと、 前記トランスデューサに結合され、連続する超音波ビー
ムが前記第１の角度と前記第２の角度との間で交互に切
り換わるように、前記第１組の超音波ビームのうちの複
数のビームと前記第２組の超音波ビームのうちの複数の
ビームを順序付けるように動作することのできるビーム
フォーマと、 前記ビームフォーマに結合され、前記第１組の超音波ビ
ームのうちの超音波ビームを使用して前記第１の領域内
の目標の第１の周波数シフトを推定し、前記第２組の超
音波ビームのうちの超音波ビームを使用して前記目標の
第２の周波数シフトを推定するように動作することので
きる信号プロセッサとを備えることを特徴とする超音波
撮像装置。 - 【請求項２】 前記信号プロセッサがさらに、前記推定
された第１の周波数シフトおよび前記推定された第２の
周波数シフトを使用して前記目標の運動の絶対速度およ
び方向を算出するように動作することを特徴とする請求
項１に記載の超音波撮像装置。 - 【請求項３】 さらに、ドップラー・プロセッサを備
え、前記信号プロセッサが、１つまたは複数のドップラ
ー・アルゴリズムを使用して前記第１の周波数シフトお
よび第２の周波数シフトを推定することを特徴とする請
求項２に記載の超音波撮像装置。 - 【請求項４】 前記第１の角度と前記第２の角度が、前
記線形アレイ・トランスデューサの表面によって決めら
れる平面からの垂線に対して等しくかつ互いに逆向きの
角度であることを特徴とする請求項３に記載の超音波撮
像装置。 - 【請求項５】 第１のベクトルが前記第１の角度の超音
波ビームによって決められ、第２のベクトルが前記第２
の角度の超音波ビームによって決められ、前記第１のベ
クトルと前記第２のベクトルが前記目標で交差し、前記
第１の角度および前記第２の角度が、前記第１および第
２のベクトルならびに直行軸に対して定められ、さら
に、前記第１のベクトルと前記第２のベクトルと前記直
交軸との間の三角関係を使用して前記絶対運動速度およ
び前記運動方向が算出されることを特徴とする請求項４
に記載の超音波撮像装置。 - 【請求項６】 さらに、 前記信号プロセッサに結合され、前記絶対速度および方
向を対応する２次元速度データおよび２次元方向データ
に変換するように動作する走査変換器と、 前記走査変換器に結合され、前記速度データおよび前記
方向データを対応する速度画素データおよび方向画素デ
ータとして処理するように動作するビデオ・プロセッサ
と、 前記ビデオ・プロセッサに結合され、前記速度画素デー
タおよび前記方向画素データを表示するように動作する
ビデオ表示装置とを備えることを特徴とする請求項５に
記載の超音波撮像装置。 - 【請求項７】 前記走査変換器がカラー走査変換器回路
を備え、 前記速度データが第１のカラー・スケール上にマップさ
れ、それぞれの異なる速度の大きさにそれぞれの異なる
カラー値が割り当てられ、 前記方向データが第２のカラー・スケール上にマップさ
れ、それぞれの異なる方向にそれぞれの異なるカラー値
が割り当てられることを特徴とする請求項６に記載の超
音波撮像装置。 - 【請求項８】 さらに、運動識別回路を備え、前記運動
識別回路が、 前記目標に関する超音波ドップラー画像データから振幅
情報を抽出するように構成された振幅推定回路と、 前記超音波ドップラー画像データから周波数シフト情報
を抽出するように構成された速度推定回路と、 前記超音波ドップラー画像データから周波数シフト分布
情報を抽出するように構成された分散推定回路とを備え
ることを特徴とする請求項７に記載の超音波撮像装置。 - 【請求項９】 さらに、前記運動識別回路に結合された
組合せ回路を備え、前記組合せ回路が、前記速度推定回
路および前記分散推定回路からの出力値を入力データと
して受け入れ、前記超音波撮像装置にプログラムされた
公式に従って前記入力データを組み合わせるように動作
することを特徴とする請求項８に記載の超音波撮像装
置。 - 【請求項１０】 さらに、 前記運動識別回路に結合され、前記第１の領域内の流体
の流れについての脈動指数を算出するように動作する脈
動推定回路と、 前記脈動推定回路に結合され、前記領域内の動脈血流と
静脈血流を区別するように動作する識別回路とを備える
ことを特徴とする請求項５に記載の超音波撮像装置。 - 【請求項１１】 前記脈動推定回路が、前記超音波撮像
装置によって検査されている患者の、１つまたは複数の
心周期にわたる前記血流に関する速度データを使用し
て、前記脈動指数を算出することを特徴とする請求項７
に記載の超音波撮像装置。 - 【請求項１２】 超音波撮像を実行する方法であって、 （ａ）第１の角度の第１の超音波ビームをある領域内へ
送るステップと、 （ｂ）第２の角度の第２の超音波ビームを同じ領域内へ
送るステップと、 （ｃ）第１および第２の反射ビームが、前記領域内の音
響リフレクタから反射される、前記第１の超音波ビーム
からの前記第１の反射ビームと前記第２の超音波ビーム
からの前記第２の反射ビームとをトランスデューサで受
け取るステップと、 （ｄ）前記第１の反射ビームからの第１のベクトルおよ
び前記第２の反射ビームからの第２のベクトルを決める
ステップと、 （ｅ）前記第１のベクトルおよび前記第２のベクトルを
使用して、前記領域内の前記音響リフレクタの運動によ
って決められた速度ベクトルの絶対大きさおよび方向を
求めるステップとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 前記第１の角度と前記第２の角度が、
前記第１の超音波ビームおよび前記第２の超音波ビーム
を送るために使用されるトランスデューサの表面によっ
て決めらられる平面からの垂線に対して等しくかつ互い
に逆向きの角度であることを特徴とする請求項１２に記
載の方法。 - 【請求項１４】さらに、（ｆ）前記第１のベクトルに比
例する、前記音響リフレクタの第１の周波数シフトを推
定するステップと、 （ｇ）前記第２のベクトルに比例する、前記音響リフレ
クタの第２の周波数シフトを推定するステップとを含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記第１の周波数シフトを推定する前
記ステップと前記第２の周波数シフトを推定する前記ス
テップとが、１つまたは複数のドップラー・アルゴリズ
ムを使用するステップを含むことを特徴とする請求項１
４に記載の方法。 - 【請求項１６】 さらに、 （ｈ）前記受け取った第１の反射ビームおよび前記第２
の反射ビームから周波数シフト／分散情報を復調し分離
するステップと、 （ｉ）所定の関係に従って前記周波数シフト／分散情報
からドップラー撮像値を算出するステップと、 （ｊ）完全なフレームの前記ドップラー撮像値をラスタ
・フォーマットに走査変換するステップと、 （ｋ）表示装置上での表示のために前記ドップラー撮像
値にグレースケール値またはカラー値を割り当てるステ
ップとを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方
法。 - 【請求項１７】 さらに、 （ｈ）検査中の被験体の、１つまたは複数の心周期にわ
たる前記当該の領域内の前記音響リフレクタの運動に関
する速度データを使用して、脈動指数を算出するステッ
プと、 （ｉ）動脈流と静脈流を区別するステップと、 （ｊ）表示装置上での表示のために前記動脈流および前
記静脈流にそれぞれの異なるグレースケール値範囲また
はカラー値範囲を割り当てるステップとを含むことを特
徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１８】 体内の目標の流体流または運動の絶対
速度および方向を求める方法であって、 第１の角度の第１の超音波カラー・ドップラー・ビーム
を、前記目標を含む当該の領域内へ送るステップと、 第２の角度の第２の超音波カラー・ドップラー・ビーム
を前記当該の領域内へ送り、前記第１の角度と前記第２
の角度が、前記第１の超音波カラー・ドップラー・ビー
ムおよび前記第２の超音波カラー・ドップラー・ビーム
を送るトランスデューサの表面によって決めらる平面か
らの垂線に対して等しくかつ互いに逆向きの角度であ
り、前記第１のビームと前記第２のビームが前記目標で
交差するステップと、 前記第１のビームからの前記目標の第１の周波数シフト
と前記第２のビームからの前記目標の第２の周波数シフ
トを推定するステップと、 前記推定された第１の周波数シフトおよび前記第２の周
波数シフトを使用して前記目標の速度および方向を算出
するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１９】 さらに、 前記第１の角度の超音波ビームの第１のシーケンスを前
記当該の領域内へ送るステップと、 前記第２の角度の超音波ビームの第２のシーケンスを前
記当該の領域内へ送るステップと、 送られた連続する超音波ビームが前記目標に互いに逆向
きの角度で入射するように、前記第１および第２の超音
波ビーム・シーケンスをインタリーブするステップとを
含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 さらに、 前記当該の領域内の前記音響リフレクタの脈動指数を求
め、前記当該の領域内の流体流の速度および方向を求め
るステップと、 いくつかの流れサンプルを前記脈動指数の関数として処
理し、前記当該の領域内の第１の種類の流れと第２の種
類の流れを区別するステップとを含むことを特徴とする
請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 第１の角度の第１組の超音波ビームお
よび第２の角度の第２組の超音波ビームを第１の領域内
へ送り、前記第１の角度および前記第２の角度の反射超
音波ビームを前記第１の領域から受け取るトランスデュ
ーサ手段と、 連続する超音波ビームが前記第１の角度と前記第２の角
度との間で交互に切り換わるように、前記第１組の超音
波ビームのうちの複数のビームと前記第２組の超音波ビ
ームのうちの複数のビームを順序付けるために前記トラ
ンスデューサ手段に結合されたビームフォーマ手段と、 前記第１組の超音波ビームのうちの超音波ビームを使用
して前記第１の領域内の目標の第１の周波数シフトを推
定し、前記第２組の超音波ビームのうちの超音波ビーム
を使用して前記目標の第２の周波数シフトを推定するた
めに前記ビームフォーマに結合された信号処理手段とを
備えることを特徴とする超音波撮像装置。 - 【請求項２２】 さらに、前記推定された第１の周波数
シフトおよび前記推定された第２の周波数シフトを使用
して前記目標の運動の絶対速度および方向を算出する手
段を備えることを特徴とする請求項２１に記載の装置。 - 【請求項２３】 さらに、前記推定された第１の周波数
シフトおよび前記推定された第２の周波数シフトを処理
するドップラー処理手段を備えることを特徴とする請求
項２２に記載の装置。 - 【請求項２４】 さらに、前記第１の領域内の前記目標
の速度および方向に対応するグレースケール・データま
たはカラー画素データを含む表示データを生成するビデ
オ処理手段を備えることを特徴とする請求項２３に記載
の装置。 - 【請求項２５】 さらに、 前記第１の領域内の組織運動の速度の広がりを測定し、
周波数ドメイン分散推定値を生成する分散推定手段と、 前記推定された第１の周波数シフトおよび前記推定され
た第２の周波数シフトに前記周波数ドメイン分散推定値
を加算することによって、前記目標のピーク速度推定値
を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項２１
に記載の装置。 - 【請求項２６】 さらに、前記第１の領域内の前記目標
のピーク速度と方向に対応するグレースケール・データ
またはカラー画素データを含む表示データを生成するビ
デオ処理手段を備えることを特徴とする請求項２５に記
載の装置。
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