JP2009022463A - 超音波診断装置、スペクトル画像表示方法及びスペクトル画像表示プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】速度レンジやオフセット推定値を調整すると共に、血流の向きの順逆を反転するリバースを行い得て、簡単な操作でドプラ計測に最適なスペクトル画像を表示すること。
【解決手段】スペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおける最大頻度の速度成分が存在するスペクトル画像の速度の正又は負の符号側、例えば正側をディスプレイ６の画面上における予め設定された方向、例えばディスプレイ６の画面の上方を超音波プローブ１に向かう血流としてスペクトル画像の速度の正に合わせるようにリバースする。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析してディスプレイにスペクトル表示する超音波診断装置、スペクトル画像表示方法及びスペクトル画像表示プログラムに関する。

超音波診断装置には、超音波ドプラ法を利用したものがある。この超音波診断装置は、超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析して求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示する、すなわちスペクトル表示する。このような超音波診断装置は、例えば体内の血流の変化を計測するに用いられる。図１１はディスプレイに表示されたスペクトル画像Ｆの一例を示す。このスペクトル画像Ｆは、時間経過に対する速度成分の変化を示す。ディスプレイ画面１上には、速度レンジ推定値Ｖが表示されるもので、この速度レンジ推定値Ｖの上部に上部マージン（margin）Ｍｕが表示されると共に、下部に下部マージンＭｄが表示され、さらにオフセット推定値ＢＬＳが設定される。そして、これら上部マージンＭｕから速度レンジ推定値Ｖ、下部マージン（margin）Ｍｄの間が最適化された速度レンジ推定値ＰＲＦとして設定される。

例えば体内の血流のドプラ計測を行うと、図１２に示すように速度レンジ推定値Ｖ及びオフセット推定値ＢＬＳが最適でなく、スペクトル画像Ｆが分割して表示されたり、又は図１３に示すようにスペクトル画像Ｆが反転されて表示されたりする。なお、スペクトル画像Ｆが反転表示されるのは、例えば超音波プローブに向かう血流を正、遠ざかる血流を負に設定してあると、超音波プローブの向きを逆にしてドプラ計測を行った場合、超音波プローブに向かう血流が負、遠ざかる血流が正になることによる。

このように体内の血流のドプラ計測を行う際には、速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整して最適化する。例えば、速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整することによってディスプレイ画面１の全体に対して所定のパーセンテージ（％）に速度レンジ推定値Ｖが表示されるようにする。具体的には、速度レンジ推定値ＰＲＦを調整するための速度レンジ調整スイッチが設けられると共に、オフセット推定値調整スイッチが設けられている。例えば速度レンジ調整スイッチがオペレータによってマニュアル操作されると、速度レンジ推定値ＰＲＦの幅が調整され、又、オフセット推定値調整スイッチがオペレータによってマニュアル操作されると、オフセット推定値ＢＬＳが調整される。一方、血流の向きの順逆を反転するリバース操作のスイッチが設けられている。このリバース操作スイッチがオペレータによってマニュアル操作されると、スペクトル画像Ｆが反転する。

しかしながら、超音波プローブと血流の方向との位置関係でスペクトル画像Ｆが反転して表示された場合には、リバース操作スイッチをマニュアル操作すると共に、速度レンジ調整スイッチをマニュアル操作して速度レンジ推定値ＰＲＦの幅を調整したり、又は超音波プローブを当て直す等の操作をしなければならず、操作が煩雑になる。

なお、特許文献１は、ＤモードやＭモード等の時間変化を表す波形データを表示する場合に、所望の範囲の波形データを容易かつ適切に表示させる超音波診断装置について開示している。特許文献２は、ドプラスペクトラムデータから所望のトレース波形を生成する際の閾値設定を効率よく行う超音波ドプラ計測装置について開示している。
特開２００６−１８１０５８号公報 特開２００６−１４１９９６号公報

本発明の目的は、速度レンジやオフセット推定値を調整すると共に、血流の向きの順逆を反転するリバースを行い得て、簡単な操作でドプラ計測に最適なスペクトル画像を表示できる超音波診断装置、スペクトル画像表示方法及びスペクトル画像表示プログラムを提供することにある。

本発明の請求項１に記載の超音波診断装置は、超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析して求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示する超音波診断装置において、周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度レンジ推定値とオフセット推定値とをそれぞれ調整すると共に、速度分布の情報に基づいてディスプレイ画面上における予め設定された方向にスペクトル画像の速度の符号を合わせる最適化信号処理部とを具備する。

本発明の請求項１８に記載のスペクトル画像表示方法は、コンピュータの処理によって超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析により求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示するスペクトル画像表示方法において、周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度レンジ推定値とオフセット推定値とをそれぞれ調整すると共に、速度分布の情報に基づいてディスプレイ画面上における予め設定された方向にスペクトル画像の速度の符号を合わせる。

本発明の請求項１９に記載のスペクトル画像表示プログラムは、コンピュータによって処理され、超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析により求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示させるスペクトル画像表示プログラムにおいて、周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度レンジ推定値とオフセット推定値とをそれぞれ調整させると共に、速度分布の情報に基づいてディスプレイ画面上における予め設定された方向にスペクトル画像の速度の符号を合わせさせる。

本発明によれば、速度レンジやオフセット推定値を調整すると共に、血流の向きの順逆を反転するリバースを行い得て、簡単な操作でドプラ計測に最適なスペクトル画像を表示できる超音波診断装置、スペクトル画像表示方法及びスペクトル画像表示プログラムを提供できる。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は超音波診断装置の構成図を示す。超音波プローブ１は、超音波ビームを被検体２として例えば人体等の生体内の血管３内の血流に送波し、この血流からの反射波を受波する。
送受波部４は、超音波プローブ１の超音波振動子を駆動して超音波ビームを走査し、かつ血管３からの反射波を受波したときの各超音波振動子の各出力信号からドプラ信号を検出する。

ディジタル・スキャン・コンバータ（以下、ＤＳＣと称する）５は、コンピュータにより成り、送受波部４から出力されたドプラ信号を周波数分析して求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイ６に表示するもので、プログラム記憶部７と、データ記憶部８と、被検体データベース９とを備える。

プログラム記憶部７には、スペクトル画像表示プログラムが格納されている。このスペクトル画像表示プログラムは、コンピュータによって処理され、超音波プローブ１から出力されるドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析により求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイ６に表示させる際、周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとをそれぞれ調整させると共に、速度分布の情報に基づいてディスプレイ６の画面上における予め設定された方向、例えばディスプレイ６の画面の上方をスペクトル画像の速度の符号である正負のうち正に合わせさせる。例えば超音波プローブ１に向かう血流を正、遠ざかる血流を負とする。

データ記憶部８には、送受波部４から出力されたドプラ信号をディジタル変換し、さらに再構成処理等を行って取得された血管３等を含む３次元超音波画像データ等が記憶される。
被検体データベース９には、患者等の被検者の情報、被検者における診断部位の情報などが記憶されている。
ＤＳＣ５は、プログラム記憶部７に格納されているスペクトル画像表示プログラムを実行することにより最適化信号処理部１０の機能を有する。この最適化信号処理部１０は、超音波プローブ１から出力されるドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとをそれぞれ調整すると共に、速度分布の情報に基づいてディスプレイ６の画面上における予め設定された方向、例えばディスプレイ６の画面の上方をスペクトル画像の速度の符号である正負のうち正に合わせる。
すなわち、最適化信号処理部１０は、スペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおける最大頻度の速度成分が存在するスペクトル画像の速度の正又は負の符号側、例えば正側をディスプレイ６の画面上における予め設定された方向、例えばディスプレイ６の画面の上方を超音波プローブ１に向かう血流としてスペクトル画像の速度の正に合わせるようにリバースするもので、ヒストグラム作成部１１と、状態判別部１２と、速度レンジ／オフセット調整部１３とを有する。

ヒストグラム作成部１１は、スペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成する。図２（ａ）（ｂ）乃至図５はヒストグラムの作成結果の一例を示す。横軸は速度（周波数ｆ）であり、縦軸は度数である。

状態判別部１２は、ヒストグラム作成部１１により作成されたヒストグラムの状態すなわちスペクトル画像の波形の状態を判別するもので、例えばヒストグラムから得られる速度成分の上限ＵＬと、下限ＬＬと、最大頻度の速度成分ＭＬとに基づいてヒストグラムの状態を複数に判別する。速度成分の上限ＵＬと下限ＬＬとは、予め設定された第１の閾値Ｐ_１（Ｐaram１）に対応するヒストグラムの度数である。

具体的に状態判別部１２は、図２（ａ）又は同図（ｂ）に示すように上限ＵＬの符号と下限ＬＬの符号とが同じで、かつスペクトル画像が速度の符号の正又は負の一方側にあれば、スペクトル画像が例えば図１１に示すように適正化された第１の状態（片側波形）として判別する。
状態判別部１２は、図３（ａ）又は同図（ｂ）に示すように上限ＵＬの符号と下限ＬＬの符号とが異なり、かつスペクトル画像が速度の符号の正及び負の両方側にあれば、スペクトル画像が例えば図１２に示すようにオフセット推定値ＢＬＳの両側にある第２の状態（両側波形）として判別する。
状態判別部１２は、図４（ａ）又は同図（ｂ）に示すように上限ＵＬと下限ＬＬとがナイキスト周波数を超えた状態、例えば図１３に示すようにスペクトル画像が反転している第３の状態（折り返し）として判別する。
状態判別部１２は、図５に示すように上限ＵＬと下限ＬＬとの差が予め設定された第２の閾値以下であれば、ノイズである第４の状態（欠落）とに判別する。図６は第４の状態（欠落）と判別されたスペクトル画像の一例を示す。

速度レンジ／オフセット調整部１３は、少なくとも状態判別部１２による判別結果に応じて速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整すると共に、速度分布の情報に基づいてディスプレイ６の画面上における予め設定された方向、例えばディスプレイ６の画面の上方をスペクトル画像の速度の正に合わせる、すなわち例えば超音波プローブ１に向かう血流を正、遠ざかる血流を負に合わせる。

具体的に速度レンジ／オフセット調整部１３は、状態判別部１２により図１１に示すように適正化された第１の状態（片側波形）であると判別された場合、速度成分の上限ＵＬ、下限ＬＬ、最大頻度の速度成分ＭＬを一定比率で拡大した速度レンジ推定値ＰＲＦに調整すると共に、スペクトル画像の速度の符号（正負）がディスプレイ６の画面の上方になければ、スペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方に合わせるためにスペクトル画像のリバースを行う。
速度レンジ／オフセット調整部１３は、状態判別部１２により図１２に示すようにオフセット推定値ＢＬＳの両側にある第２の状態（両側波形）として判別された場合、少なくとも速度レンジ推定値ＰＲＦを速度成分の上限ＵＬと下限ＬＬとの差を一定比率で拡大したレンジ推定値ＰＲＦに調整すると共に、スペクトル画像の速度の符号（正負）がディスプレイ６の画面の上方になければ、スペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方にリバースする。

速度レンジ／オフセット調整部１３は、状態判別部１２により図１３に示すようにスペクトル画像が反転している第３の状態（折り返し）として判別された場合、少なくとも現在設定されている速度レンジ推定値ＰＲＦを一定比率で拡大したレンジ推定値ＰＲＦに調整する。
速度レンジ／オフセット調整部１３は、状態判別部１２により図６に示すようにノイズである第４の状態（欠落）と判別された場合、少なくとも速度レンジ推定値ＰＲＦを予め設定された速度レンジ推定値ＰＲＦ、例えば初期値の速度レンジ推定値ＰＲＦに調整する。

又、最適化信号処理部１０は、状態判別部１２により第３の状態（折り返し）又は第４の状態（欠落）が判別され、速度レンジ／オフセット調整部１３により速度レンジ推定値ＰＲＦが調整された後、ヒストグラム作成部１１は、再度、スペクトル画像から速度成分に対するヒストグラムを作成し、次に、状態判別部１２は、ヒストグラム作成部１１により再度作成されたヒストグラムに基づいて第１乃至第４の状態のうちいずれかの状態であるかを判別する。

最適化信号処理部１１は、少なくとも状態判別部１２による第１乃至第４の状態のうちいずれかの状態であるかの判別結果と、既に行われた超音波診断によって取得されたヒストグラムの状態と、被検体データベース９に記憶されている患者等の被検者の情報、被検者における診断部位の情報等に基づいてスペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方に合わせるためにスペクトル画像のリバースを行う。

最適化信号処理部１１は、図２（ａ）（ｂ）乃至図５に示すヒストグラムから得られる最大頻度の速度成分がゼロよりも小さい場合、自動的に、超音波プローブ１から出力されるドプラ信号を周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方にリバースする。
さらに、最適化信号処理部１１は、上部マージン（margin）Ｍｕ又は下部マージン（margin）Ｍｄのいずれか一方又は両方を独立して設定可能である。
最適化信号処理部１１は、ヒストグラムの状態を判別結果に応じて上部マージンＭｕ又は下部マージンＭｄのいずれか一方又は両方を独立して設定可能である。

操作部１４がＤＳＣ５に接続されている。この操作部１４は、最適化信号処理部１１により超音波プローブ１から出力されるドプラ信号を周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方にリバースする機能を例えばユーザのマニュアル操作で有効又は無効にする。

次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。
超音波プローブ１は、超音波ビームを被検体２として例えば人体等の生体内の血管３内の血流に送波し、この血流からの反射波を受波する。送受波部４は、超音波プローブ１の超音波振動子を駆動して超音波ビームを走査し、かつ血管３からの反射波を受波したときの各超音波振動子の各出力信号からドプラ信号を検出する。ＤＳＣ５は、送受波部４から出力されたドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析により求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイ６に表示する。

この際、ヒストグラム作成部１１は、例えば図２（ａ）（ｂ）乃至図５に示すようなスペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成する。
次に、状態判別部１２は、図７に示すスペクトル波形判別フローチャートに従ってヒストグラム作成部１１により作成されたヒストグラムから得られる速度成分の上限ＵＬと、下限ＬＬと、最大頻度の速度成分ＭＬとに基づいてヒストグラムの状態を第１乃至第４の状態のうちいずれか１つの状態に判別する。この状態判別部１２は、図７に示す状態判別フローチャートに従うことによりヒストグラムの状態を第４の状態（欠落）、第３の状態（折り返し）、第２の状態（両側波形）、第１の状態（片側波形）の順序で判別する。なお、ヒストグラムの状態は、第１の状態（片側波形）、第２の状態（両側波形）、第３の状態（折り返し）、第４の状態（欠落）の順序で判別してもよい。

状態判別部１２は、ステップ＃１において、上限ＵＬと下限ＬＬとの差｜ＵＬ−ＬＬ｜が予め設定された第２の閾値Ｐ_２（Ｐaram２）以上（｜ＵＬ−ＬＬ｜＞Ｐ_２（Ｐaram２））であるか否かを判断する。
この判断の結果、図５に示すように上限ＵＬと下限ＬＬとの差｜ＵＬ−ＬＬ｜が第２の閾値Ｐ_２（Ｐaram２）以下であれば、状態判別部１２は、ステップ＃２に移り、スペクトル画像が図６に示すようにノイズである第４の状態（欠落）であると判別する。
このようにノイズである第４の状態（欠落）であると判別すると、速度レンジ／オフセット調整部１３は、同ステップ＃２において、速度レンジ推定値ＰＲＦを予め設定された速度レンジ推定値ＰＲＦ、例えば初期値等の固定値Ｐ_３（Ｐaram３）の速度レンジ推定値ＰＲＦに調整する。なお、速度レンジ推定値ＰＲＦは、ＰＲＦ＝ｙ（ｎ＋１）として更新される。

次に、上記ステップ＃２の判断の結果、上限ＵＬと下限ＬＬとの差｜ＵＬ−ＬＬ｜が第２の閾値Ｐ_２（Ｐaram２）以上であれば、状態判別部１２は、ステップ＃３に移り、上限｜ＵＬ｜が第４の閾値Ｐ_４（Ｐaram４）以下すなわち｜ＵＬ｜＜Ｐ_４（Ｐaram４）であるか否か、又は下限｜ＬＬ｜が第４の閾値Ｐ_４（Ｐaram４）以下すなわち｜ＬＬ｜＜Ｐ_４（Ｐaram４）であるか否かを判断する。
この判断の結果、図４（ａ）又は同図（ｂ）に示すように上限｜ＵＬ｜が第４の閾値Ｐ_４（Ｐaram４）以上、又は下限｜ＬＬ｜が第４の閾値Ｐ_４（Ｐaram４）以上であれば、状態判別部１２は、ステップ＃４に移り、図４（ａ）又は同図（ｂ）に示すように上限ＵＬと下限ＬＬとがナイキスト周波数を超えた状態であり、例えば図１３に示すようにスペクトル画像が反転している第３の状態（折り返し）として判別する。
このようにスペクトル画像が反転している第３の状態（折り返し）である判別すると、速度レンジ／オフセット調整部１３は、同ステップ＃４において、少なくとも現在設定されている速度レンジ推定値ＰＲＦを一定比率（Ｐaram５）で拡大したレンジ推定値ＰＲＦに調整する。

次に、上記ステップ＃３の判断の結果、上限｜ＵＬ｜が第４の閾値Ｐ_４（Ｐaram４）以下、又は下限｜ＬＬ｜が第４の閾値Ｐ_４（Ｐaram４）以下であれば、速度レンジ／オフセット調整部１３は、ステップ＃５に移り、上限ＵＬと下限ＬＬの符号（正負）が同じであるか否かを判断する。
この判断の結果、図３（ａ）又は同図（ｂ）に示すように上限ＵＬの符号と下限ＬＬの符号とが異なり、かつスペクトル画像が速度の符号の正及び負の両方側にあれば、状態判別部１２は、ステップ＃６に移り、スペクトル画像が例えば図１２に示すようにオフセット推定値ＢＬＳの両側にある第２の状態（両側波形）として判別する。
このようにスペクトル画像が例えば図１２に示すようにオフセット推定値ＢＬＳの両側にある第２の状態（両側波形）として判別すると、速度レンジ／オフセット調整部１３は、同ステップ＃６において、速度レンジ推定値ＰＲＦを速度成分の上限ＵＬと下限ＬＬとの差を一定比率（Ｐaram６）で拡大したレンジ推定値ＰＲＦに調整すると共に、スペクトル画像の速度の符号（正負）がディスプレイ６の画面の上方になければ、スペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方にリバースする。これにより、ディスプレイ６の画面上に表示されるスペクトル画像は、ディスプレイ６の画面の上方が例えば超音波プローブ１に向かう血流で符号が正に合わされ、遠ざかる血流が負に合わせられる。

次に、上記ステップ＃５の判断の結果、上限ＵＬの符号と下限ＬＬの符号とが同じであれば、状態判別部１２は、ステップ＃７に移り、スペクトル画像が例えば図１１に示すように適正化された第１の状態（片側波形）として判別する。このようにスペクトル画像が例えば図１１に示すように適正化された第１の状態（片側波形）として判別されると、速度レンジ／オフセット調整部１３は、ステップ＃７に移り、速度成分の上限ＵＬ、下限ＬＬ、最大頻度の速度成分ＭＬを一定比率（Ｐaram７）で拡大した速度レンジ推定値ＰＲＦに調整する。

以上のように第１乃至第４の状態のうち１つの状態にスペクトル画像が判別されると、判別された状態に応じてスペクトル画像を表示するときの速度レンジ推定値ＰＲＦが調整されたり、スペクトル画像の反転が行われる。このうちスペクトル画像が第３の状態（折り返し）又は第４の状態（欠落）のうちいずれか一方の状態であると判別されると、最適化信号処理部１１は、図８に示す最適化信号処理フローチャートに従ってスペクトル画像から速度成分に対するヒストグラムを作成し、このヒストグラムに基づいてスペクトル画像が第４の状態（欠落）又は第３の状態（折り返し）のうちいずれか１つの状態であるかを判別することを連続して複数回、例えば２回繰り返す。

すなわち、ヒストグラム作成部１１は、ステップ＃１０において、図２（ａ）（ｂ）乃至図５に示すようなスペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成する。
次に、状態判別部１２は、ステップ＃１１において、上記図７に示すスペクトル波形判別フローチャートに従ってヒストグラムが第４の状態（欠落）、第３の状態（折り返し）、第２の状態（両側波形）、又は第１の状態（片側波形）のいずれかの状態であるのかを判別する。
次に、最適化信号処理部１１は、ステップ＃１２において、状態判別部１２によってヒストグラムが第４の状態（欠落）又は第３の状態（折り返し）であると判別された場合、第４の状態（欠落）又は第３の状態（折り返し）のうちいずれか１つの状態であるかを判別することを連続して複数回、例えば２回繰り返したか否か判断する。
この判断の結果、ヒストグラムが第４の状態（欠落）又は第３の状態（折り返し）であると判別されたが、この判別が２回以下であれば、再び、ステップ＃１０に戻り、ヒストグラム作成部１１は、再び、ステップ＃１０に戻り、図２（ａ）（ｂ）乃至図５に示すようなスペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成する。
なお、速度レンジ／オフセット調整部１３は、ノイズである第４の状態（欠落）であると判別されると、上記ステップ＃２において、速度レンジ推定値ＰＲＦを予め設定された速度レンジ推定値ＰＲＦ、例えば初期値等の固定値Ｐ_３（Ｐaram３）の速度レンジ推定値ＰＲＦに調整する。又、速度レンジ／オフセット調整部１３は、スペクトル画像が反転している第３の状態（折り返し）であると判別されると、上記ステップ＃４において、少なくとも現在設定されている速度レンジ推定値ＰＲＦを一定比率（Ｐaram５）で拡大したレンジ推定値ＰＲＦに調整する。しかるに、最適化信号処理部１１は、ステップ＃１２からステップ＃１０に戻るとき、調整された速度レンジ推定値ＰＲＦをフィードバックし、この速度レンジ推定値ＰＲＦに調整された状態で上記の如くヒストグラムを作成する。

一方、最適化信号処理部１１は、ステップ＃１２において、第４の状態（欠落）又は第３の状態（折り返し）のうちいずれか１つの状態であるかを判別することを連続して複数回、例えば２回繰り返したことを判断すると、例えば第４の状態（欠落）又は第３の状態（折り返し）のうちいずれか１つの状態になったときのスペクトル画像の速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとの調整を中断する。

第２の状態（両側波形）として判別すると、速度レンジ／オフセット調整部１３は、上記ステップ＃６と同様に、速度レンジ推定値ＰＲＦを速度成分の上限ＵＬと下限ＬＬとの差を一定比率（Ｐaram６）で拡大したレンジ推定値ＰＲＦに調整すると共に、スペクトル画像の速度の符号（正負）がディスプレイ６の画面の上方になければ、スペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方にリバースする。
第１の状態（片側波形）が判別された場合、速度レンジ／オフセット調整部１３は、上記ステップ＃７と同様に、速度成分の上限ＵＬ、下限ＬＬ、最大頻度の速度成分ＭＬを一定比率（Ｐaram７）で拡大した速度レンジ推定値ＰＲＦに調整する。

なお、最適化信号処理部１１は、上記図２（ａ）（ｂ）乃至図５に示すヒストグラムから得られる最大頻度の速度成分がゼロよりも小さい場合、自動的に、超音波プローブ１から出力されるドプラ信号を周波数分析して取得された速度分布情報に基づいてスペクトル画像の速度の符号（正負）をディスプレイ６の画面の上方に反転する。

このように上記第１の実施の形態によれば、スペクトル画像から速度（周波数ｆ）成分に対するヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおける最大頻度の速度成分が存在するスペクトル画像の速度の正又は負の符号側、例えば正側をディスプレイ６の画面上における予め設定された方向、例えばディスプレイ６の画面の上方を超音波プローブ１に向かう血流としてスペクトル画像の速度の正に合わせるようにリバースするので、速度レンジ推定値ＰＲＦやオフセット推定値ＢＬＳを調整すると共に、血流の向きの順逆を反転するリバースを行い得て、簡単な操作でドプラ計測に最適なスペクトル画像をディスプレイ６の画面に表示できる。
操作部１４をマニュアル操作してリバース機能を有効にすれば、自動的に、速度レンジ推定値ＰＲＦやオフセット推定値ＢＬＳを調整すると共に、例えばディスプレイ６の画面の上方を超音波プローブ１に向かう血流としてスペクトル画像の速度の正に合わせるようにリバースできる。これにより、スペクトル画像における血流分布の多い符号（正負）側を常にディスプレイ６の画面の上方に表示することができる。しかるに、操作部１４をマニュアル操作するという所謂ワンボタンタッチでドプラ計測に最適化されたスペクトル画像をディスプレイ６の画面に表示できる。

最適化信号処理部１１は、上部マージンＭｕ又は下部マージンＭｄのいずれか一方又は両方を独立して設定することができる。又、最適化信号処理部１１は、ヒストグラムの状態を判別結果に応じて上部マージンＭｕ又は下部マージンＭｄのいずれか一方又は両方を独立して設定することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図９は超音波診断装置における最適化信号処理部のブロック構成図を示す。最適化信号処理部１０は、ヒストグラム作成部１１と、状態判別部１２と、速度レンジ／オフセット調整部１３とに加えて第１のモードとしての安定度優先モード部１５と、第２のモードとしての時間優先モード部１６と、第３のモードとしての高速安定動作モード部１７とを有する。
安定度優先モード部１５は、リアルタイムに取得されるスペクトル画像に基づいてヒストグラム作成部１１によりヒストグラムを作成させ、この作成されたヒストグラムの状態が状態判別部１２により安定状態である第１の状態（片側波形）又は第２の状態（両側波形）であるとして所定回数連続、例えば２回連続して判別された場合、速度レンジ／オフセット調整部１３により速度分布情報に基づいて速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを確定させる。すなわち、図１０に示すようにリアルタイムに取得されるスペクトル画像の各期間ｓ_１、ｓ_２において２回連続して安定状態である第１の状態（片側波形）又は第２の状態（両側波形）が判別されると、速度レンジ／オフセット調整部１３は、これら期間ｓ_１、ｓ_２に取得されるスペクトル画像の速度分布情報に基づいて速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整させる。

時間優先モード部１６は、リアルタイムに取得されるスペクトル画像に基づいて予め設定された時間内に、予め設定された複数の速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとの中から調整する。
高速安定動作モード部１７は、既に取得されているスペクトル画像に基づいてヒストグラムを作成し、このヒストグラムの状態の判別結果に応じて速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを確定する。すなわち、最適化信号処理部１０は、図１０に示すように各期間ｓ_１、ｓ_２におけるスペクトル画像を例えばデータ記憶部８等に記憶する。高速安定動作モード部１７は、例えばリアルタイムに取得される期間ｓ_３におけるスペクトル画像と既に取得されている期間ｓ_２におけるスペクトル画像とに基づいてヒストグラム作成部１１によりヒストグラムを作成させ、この作成されたヒストグラムの状態が状態判別部１２により安定状態である第１の状態（片側波形）又は第２の状態（両側波形）であるとして判別された場合、速度レンジ／オフセット調整部１３により速度分布情報に基づいて速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整させる。

操作部１４は、安定度優先モード部１５と時間優先モード部１６と高速安定動作モード部１７とを例えばユーザのマニュアル操作を受けて切り替え可能である。

このような上記第２の実施の形態であれば、高速安定動作モード部１７を設定することにより既に取得されているスペクトル画像に基づいてヒストグラムを作成する、例えばリアルタイムに取得される期間ｓ_３におけるスペクトル画像と既に取得されている期間ｓ_２におけるスペクトル画像とに基づいてヒストグラムを作成し、このヒストグラムの状態の判別結果に応じて速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整できる。
これにより、高速で速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを確定できると共に、高精度に速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整できる。例えば体内の血流のスペクトル画像の波形は、例えば期間ｓ_１、ｓ_２、ｓ_３等において大幅に変化することはない。なお、上記第２の実施の形態であれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。

従って、例えばリアルタイムに取得される期間ｓ_３におけるスペクトル画像と既に取得されている期間ｓ_２におけるスペクトル画像とに基づいてヒストグラムを作成しても、このヒストグラムから判定される第１の状態（片側波形）又は第２の状態（両側波形）等の結果は、安定度優先モード部１５の動作時における第１の状態（片側波形）又は第２の状態（両側波形）等の判別結果と略同一の精度で取得される。しかるに、高速安定動作モード部１７であれば、高速でかつ高精度に速度レンジ推定値ＰＲＦとオフセット推定値ＢＬＳとを調整できる。

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。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。

本発明に係る超音波診断装置の第１の実施の形態を示す構成図。 同装置における状態判別部により適正化されたと判別された第１の状態（片側波形）のヒストグラムを示す図。 同装置における状態判別部によりスペクトル画像がオフセット推定値の両側にある第２の状態（両側波形）として判別されたヒストグラムを示す図。 同装置における状態判別部により上限と下限とがナイキスト周波数を超えた第３の状態（折り返し）として判別されたヒストグラムを示す図。 同装置における状態判別部により判別されたノイズである第４の状態（欠落）のヒストグラムを示す図。 同装置における状態判別部により第４の状態（欠落）と判別されたスペクトル画像の一例を示す図。 同装置におけるスペクトル波形判別フローチャート。 同装置における最適化信号処理フローチャート。 本発明に係る超音波診断装置の第２の実施の形態における最適化信号処理部のブロック構成図。 同装置における高速安定動作モード部の動作を説明するための図。 スペクトル画像の一例を示す図。 分割されたスペクトル画像の一例を示す図。 反転したスペクトル画像の一例を示す図。

符号の説明

１：超音波プローブ、２：被検体、３：血管、４：送受波部、５：ディジタル・スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）、６：ディスプレイ、７：プログラム記憶部、８：データ記憶部、９：被検体データベース、１０：最適化信号処理部、１１：ヒストグラム作成部、１２：状態判別部、１３：速度レンジ／オフセット調整部、１４：操作部、１５：安定度優先モード部、１６：時間優先モード部、１７：高速安定動作モード部。

Claims (19)

1. 超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析して求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示する超音波診断装置において、
   前記周波数分析して取得された速度分布情報に基づいて前記スペクトル画像の速度レンジ推定値とオフセット推定値とをそれぞれ調整すると共に、前記速度分布の情報に基づいて前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向に前記スペクトル画像の速度の符号を合わせる最適化信号処理部と、
   を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記最適化信号処理部は、前記ディスプレイ画面上における上部に上部マージンを形成すると共に、前記ディスプレイ画面上における下部に前記オフセット推定値を介して下部マージンを形成し、かつこれら上部マージンと下部マージンとの間における前記速度レンジ推定値及び前記オフセット推定値をそれぞれ調整し、これら調整された前記速度レンジ推定値及び前記オフセット推定値を用いて前記上部マージンと前記下部マージンとの間に前記スペクトル画像を表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記最適化信号処理部は、前記スペクトル画像から前記速度成分に対するヒストグラムを作成するヒストグラム作成部と、
   前記ヒストグラム作成部により作成された前記ヒストグラムの状態を判別する状態判別部と、
   少なくとも前記状態判別部による判別結果に応じて前記速度レンジ推定値と前記オフセット推定値とを調整すると共に、前記速度分布の情報に基づいて前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向に前記スペクトル画像の速度の符号を合わせる調整部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記状態判別部は、前記ヒストグラムから得られる前記速度成分の上限と、下限と、最大頻度の前記速度成分とに基づいて前記ヒストグラムの状態を複数に判別することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
5. 前記最適化信号処理部は、前記最大頻度の前記速度成分が存在する前記スペクトル画像の前記速度の正又は負の符号側を前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向にリバースすることを特徴とする請求項４記載の超音波診断装置。
6. 前記状態判別部は、前記上限の符号と前記下限の符号とが同じで、前記スペクトル画像が前記速度の符号の正又は負の一方側にある第１の状態と、前記上限の符号と前記下限の符号とが異なり、前記スペクトル画像が前記速度の符号の正及び負の両方側にある第２の状態と、前記上限と前記下限とがナイキスト周波数を超えた第３の状態と、前記上限と前記下限との差が閾値以下でノイズである第４の状態とに判別することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
7. 前記調整部は、前記状態判別部により前記第１の状態が判別された場合、前記速度成分の前記上限、前記下限、前記最大頻度の速度成分を一定比率で拡大したレンジ推定値に調整すると共に、前記スペクトル画像の速度の前記符号が前記予め設定された方向になければ、前記スペクトル画像の速度の符号を前記予め設定された方向に合わせることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
8. 前記調整部は、前記状態判別部により前記第２の状態が判別された場合、少なくとも前記速度レンジ推定値を前記速度成分の前記上限と前記下限との差を一定比率で拡大したレンジ推定値に調整すると共に、前記スペクトル画像の速度の前記符号が前記予め設定された方向になければ、前記スペクトル画像の速度の符号を前記予め設定された方向に合わせることを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
9. 前記調整部は、前記状態判別部により前記第３の状態が判別された場合、少なくとも現在設定されている前記速度レンジ推定値を一定比率で拡大したレンジ推定値に調整することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
10. 前記調整部は、前記状態判別部により前記第４の状態が判別された場合、少なくとも前記速度レンジ推定値を予め設定された速度レンジ推定値に調整することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
11. 前記状態判別部により前記第３の状態又は前記第４の状態が判別され、前記調整部により前記レンジ推定値が調整された後、
    前記ヒストグラム作成部は、再度、前記スペクトル画像から前記速度成分に対するヒストグラムを作成し、
    前記状態判別部は、前記ヒストグラム作成部により再度作成された前記ヒストグラムに基づいて前記第１乃至前記第４の状態のうちいずれかの状態であるかを判別する、
    ことを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
12. 前記最適化信号処理部は、少なくとも前記状態判別部による前記判別結果と、既に行われた超音波診断によって取得された前記ヒストグラムの状態と、被検体の情報とに基づいて前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向に前記スペクトル画像の速度の符号を合わせることを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
13. 前記最適化信号処理部は、前記ヒストグラムから得られる最大頻度の速度成分がゼロよりも小さい場合、自動的に、前記速度分布の情報に基づいて前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向に前記スペクトル画像の速度の符号を合わせることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
14. 前記最適化信号処理部は、リアルタイムに取得される前記スペクトル画像に基づいて前記ヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムの状態が前記第１の状態又は前記第２の状態であるとして所定回数連続して判別された場合、前記速度分布情報に基づいて前記速度レンジ推定値と前記オフセット推定値とを確定する第１のモードと、
    リアルタイムに取得される前記スペクトル画像に基づいて予め設定された時間内に前記速度レンジ推定値と前記オフセット推定値とを予め設定された複数の速度レンジ推定値と前記オフセット推定値との中から確定する第２のモードと、
    を有することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
15. 前記最適化信号処理部は、既に取得されている前記スペクトル画像に基づいて前記ヒストグラムを作成し、当該ヒストグラムの状態の判別結果に応じて前記速度レンジ推定値と前記オフセット推定値とを確定する第３のモードを有することを特徴とする請求項６記載の超音波診断装置。
16. 前記最適化信号処理部は、前記上部マージン又は前記下部マージンのいずれか一方又は両方を独立して設定することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
17. 前記最適化信号処理部は、前記ヒストグラムの状態を判別結果に応じて前記上部マージン又は前記下部マージンのいずれか一方又は両方を独立して設定することを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
18. コンピュータの処理によって超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析により求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示するスペクトル画像表示方法において、
    前記周波数分析して取得された速度分布情報に基づいて前記スペクトル画像の速度レンジ推定値とオフセット推定値とをそれぞれ調整すると共に、前記速度分布の情報に基づいて前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向に前記スペクトル画像の速度の符号を合わせる、
    ことを特徴とするスペクトル画像表示方法。
19. コンピュータによって処理され、超音波プローブから出力されるドプラ信号を周波数分析し、この周波数分析により求められた速度成分毎のスペクトル画像をディスプレイに表示させるスペクトル画像表示プログラムにおいて、
    前記周波数分析して取得された速度分布情報に基づいて前記スペクトル画像の速度レンジ推定値とオフセット推定値とをそれぞれ調整させると共に、前記速度分布の情報に基づいて前記ディスプレイ画面上における予め設定された方向に前記スペクトル画像の速度の符号を合わせさせる、
    ことを特徴とするスペクトル画像表示プログラム。

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