JP2556310B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2556310B2
JP2556310B2 JP61146943A JP14694386A JP2556310B2 JP 2556310 B2 JP2556310 B2 JP 2556310B2 JP 61146943 A JP61146943 A JP 61146943A JP 14694386 A JP14694386 A JP 14694386A JP 2556310 B2 JP2556310 B2 JP 2556310B2
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真一 近藤
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を送受信することにより対象のエコ
ー像を得るごとく構成された超音波撮像装置に係り、特
に医療診断に好適な、体内臓器運動速度の空間分布情報
を与える超音波診断装置に関する。
〔従来技術〕
超音波診断において血流速度の2次元分布を検出し、
それを色調により画像表示する装置としては、日本超
音波医学会講演論文集(42−C−61、1983)記載の例、
特開昭60−99237号公報記載の例等があった。に
は、Bモード及びMモード上で、血流情報の2次元分布
をリアルタイムで、収集表示するシステムが記載されて
いる。には、被検体内の液体の流れに含まれる粒子の
エコーをもつ画像としてとらえ、その時間的変化によ
り、画像内各点の移動量とその方向とを相関法により検
出し、2次元血流分布をリアルタイムで計測する装置が
記載され、この装置で使用されているディジタル・スキ
ャン・コンバータは、被検体内の液体の流れに含まれる
粒子のエコー像情報を抽出する機能をも持っている。ま
た、に記載の装置では、ディジタル・スキャン・コン
バータは、赤血球のエコー像を有効に得るように感度を
高くしており、エコー振幅の大きい組織の断層像は飽和
していて、赤血球のエコー像が顕著に現れる。これら従
来の装置は血流速度の計測を目的に設計されているた
め、体内臓器の運動速度等の比較的小さい運動速度の検
出には適していなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
体内臓器の並進運動・変形運動等の運動速度も、ま
た、血流速度とは別の意味で有用な超音波診断情報を与
える。例えば、臓器内に腫瘍がある場合、呼吸・拍動等
に伴う腫瘍部の運動が周囲と異なる。従って、運動速度
を検出し画像表示することにより、腫瘍の発見、及び診
断が可能となり、そのような装置の出現が望まれてい
た。
本発明の目的は、以上のべたごとく医療診断に有用
な、体内臓器の運動速度を検出し、それを画像表示する
超音波診断装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
かかる目的に従い、本発明においては、超音波を送受
信することにより対象のエコー信号を得るごとく構成さ
れた超音波診断装置において、受信信号を記憶する記憶
手段と、記憶された受信信号に基づいて検査対象中の各
部位の運動速度を検出する手段と、検出した運動速度に
応じた色調により前記の各部位のエコー像を表示する手
段とを付加した診断装置を提案する。
本発明の超音波診断装置は、超音波ビームを発生する
手段を有し、検査対象に超音波ビームを2次元に走査し
て、検査対象からの反射信号を受信する超音波診断装置
において、搬送波をもったままの受信信号を記憶する2
次元記憶手段と、この2次元記憶手段に記憶された一定
時間差をおいて受信された受信信号間の2次元相互相関
関数の演算によって、検査対象中の各部位の運動速度を
表す2次元速度ベクトルを検出する運動速度検出手段と
を有することに特徴がある。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例のシステム構成のブロッ
ク図である。スキャン制御回路3により制御される送受
信回路2により、アレイ型電子スキャン探触子1を介し
て、パルス状超音波が送受信される。被検体により反射
され探触子1により受信され送受信回路2により得られ
た受信信号は、スキャン制御回路3の指示により、2次
元メモリ4又は5の対応するアドレス(送信から受信ま
での時間差とパルス状超音波ビームのスキャン方位とか
ら決まる座標(この座標はアレイ型電子スキャン探触子
1を基準とする座標系(x,y)で与えられる)に対応す
るアドレス)に書き込まれる。以上の部分は、従来のB
モード超音波撮像装置と同様の構成でよいが、超音波ビ
ーム方向の運動の検出に関し高い分解能を実現しようと
するときには、従来Bモード装置のように包絡線信号を
メモリに書き込むのではなく、搬送波をもったままのそ
のままの受信信号をメモリに書き込む(ここでいう、搬
送波とは、送受信回路2により得られた受信信号の包絡
線に囲まれる交流信号を指す。)。即ち、探触子により
受信される被検体からの反射信号は、従来Bモード装置
のように包絡線信号に変換することなくメモリに書き込
まれる。
メモリ4、及び5のそれぞれ対応するアドレスには、
一定時間差(ΔT)をもつ同じ位置(アレイ型電子スキ
ャン探触子1を基準とする座標系(x,y)での同じ位
置)からの反射信号が書きこまれる。被検体内の反射点
は、この一定時間差(ΔT)の間に、例えば、第1図上
部に示すように矢印の方向に矢印の長さだけ移動する
(左下の丸印の位置から右上の丸印の位置へ移動す
る)。メモリ4、及び5のそれぞれから読み出された信
号データは、運動速度を計測する位置(X,Y)(アレイ
型電子スキャン探触子1を基準とする座標系での位置)
を制御(指定)するための運動速度計測位置制御回路6
からの計測位置信号(運動速度を計測すべき部位の位置
を示す信号)に従い、ウインドウ処理回路7、及び8に
よりウインドウ処理され2次元メモリ9、及び10に書き
込まれる。このウインドウ処理は、例えば、「トリケッ
プス技術資料集 No.56号 ディジタル画像処理技術」
(発行所:トリケップス)(昭和56年)の第90頁の図1
−1に記載されているように、入力画像(データ)の一
部分(例えば、指定された矩形内のみ)を処理すること
を指している。ウインドウ処理回路7、及び8によるウ
インドウ処理の内容は、2次元メモリ4、及び5から、
運動速度を計測する位置(X,Y)を原点(X=0,Y=0)
として、所定の範囲のアドレスの信号データを読みだ
し、次に述べる相互相関を求めるために、2次元メモリ
9、及び10に書き込むことである。
2次元メモリ9、及び10のデータの間の相互相関が相
互相関算出回路11により計算され、運動速度ベクトルが
求められる。その相互相関は、特開昭60−99237号公報
に記載されているものと同様であり、メモリのアドレス
を(x,y)として、2次元メモリ9のデータをf(x,
y)、2次元メモリ10のデータをfΔT(x,y)とすると
き、f(x,y)とfΔT(x,y)との相互相関Cf,fΔT
は式(1)により定義される。
f,fΔT(ξ,η)=∫Yf(x,y)fΔT(x+
ξ,y +η)dxdy/∫{fΔT(x+ξ,y+η)}2dxdy
…(1) 式(1)でのx、yに関する積分∫、∫は、実際
の演算では式(2)のように離散化してx、yに関する
加算Σ、Σにより行なわれる。
f,fΔT(ξ,η)=ΣΣYf(x,y)fΔT(x+
ξ,y +η)/ΣΣ{fΔT(x+ξ,y+η)}
(2) 式(2)は、2次元メモリ9、及び10のデータの各ア
ドレスを相対的に(ξ,η)だけずらして、そのときの
対応するアドレスのデータの積和をとり規格化すること
を意味する。
このようにして得られる相互相関関数C
f,fΔT(ξ,η)の最大を与える位置(ピーク位置)
(ξ,η)を(XP,YP)とすると、2次元メモリ9のデ
ータ点(原点)f(x=0,y=0)が一定時間差(Δ
T)の間に、距離(例えば、第1図上部の矢印の長さ) だけ移動(運動)し、2次元メモリ10のデータ点fΔT
(XP,YP)に移ったことがわかる。即ち、相互相関関数
f,fΔT(ξ,η)のピーク位置の座標を(XP,YP)と
置くとき、アレイ型電子スキャン探触子1を基準とする
座標系(x,y)において、求めようとする運動速度ベク
トルの(x成分,y成分)は、(XP/ΔT,YP/ΔT)により
与えられる。運動速度を計測する位置(X,Y)を変化さ
せて上記と同様にして相互相関関数Cf,fΔT(ξ,
η)を求める演算を行なうことにより、被検体の各部位
の運動速度を2次元ベクトルとして検出できる。
運動速度ベクトルの着目方向の成分の計算、及びその
大きさに応じた色調の決定が、上記着目方向を指定する
ための着目方向指定制御回路12からの信号に従って表示
色調算出回路13により行なわれ、決定された色調を表わ
すデータが、運動速度を計測する位置に応じた2次元メ
モリ14のアドレスに書き込まれる。表示器へのデータ転
送に際しては、2次元メモリ4又は5のデータと、それ
に対応するアドレスの2次元メモリ14のデータとが、そ
れぞれ、輝度変調データ、及び色変調データとして転送
される。なお、運動速度を色調に対応づける方法として
は、例えば、正の最大速度を赤、負の最大速度を紫によ
り表示し、その中間の速度は光のスペクトルの順に対応
づけるという方法がある。
なお、以上の説明においては、アレイ型電子スキャン
探触子を用い、2次元ベクトルとして運動速度を検出
し、その2次元分布を表示する場合の例につき述べた
が、本発明の適用範囲はこれにとどまることなく、3次
元スキャンが可能なシステムを用いて、3次元ベクトル
として運動速度を検出し、3次元分布を表示する場合、
あるいは逆に、運動速度の超音波ビーム方向の成分のみ
を検出して、その2次元分布を表示する場合、あるいは
機械スキャン探触子を用いる場合にも適用される。
通常の医用超音波診断装置では、反射体からのエコー
信号は検波され包絡線信号に変換されるが、以上で説明
したように、本発明では、検波することなく搬送波をも
ったままのそのままの受信信号をメモリに記憶しこれを
使用して、運動速度ベクトルを検出するので、とくに運
動速度の超音波ビーム方向(深さ方向)の成分の検出感
度が、従来の包絡線信号を使用する方法に比較して数倍
向上する。この検出感度の向上は、包絡線信号を得る処
理による分解能の劣化を避けたために実現できたもので
ある(反射体によるエコー信号の包絡線信号の幅は搬送
波の波長の数倍である)。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、体内臓器の並進
運動、変形運動等の比較的小さい運動速度を従来の数倍
という高い速度分解能で検出でき、腫瘍の発見、診断等
に有用な診断情報を与える超音波診断装置を、従来のB
モード超音波撮像装置に対する比較的小さなコスト上昇
により実現でき、本発明の医療あるいは工業への効果は
極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図。 〔符号の説明〕 1……アレイ状電子スキャン探触子、2……送受信回
路、3……スキャン制御回路、4、5……2次元メモ
リ、6……運動速度計測位置制御回路、7、8……ウイ
ンドウ処理回路、9、10……2次元メモリ、11……相互
相関算出回路、12……着目運動方向指定制御回路、13…
…表示色調算出回路、14……2次元メモリ。
フロントページの続き (72)発明者 小川 俊雄 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 近藤 真一 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 池田 宏 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−99237(JP,A) 特開 昭59−77841(JP,A) 特開 昭57−11640(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波ビームを発生する手段を有し、検査
    対象に前記超音波ビームを2次元に走査して、前記検査
    対象からの反射信号を受信する超音波診断装置におい
    て、搬送波をもったままの受信信号を記憶する2次元記
    憶手段と、該2次元記憶手段に記憶された一定時間差を
    おいて受信された前記受信信号間の2次元相互相関関数
    の演算によって、前記検査対象中の各部位の運動速度を
    表す2次元速度ベクトルを検出する運動速度検出手段と
    を有することを特徴とする超音波診断装置。
JP61146943A 1986-06-25 1986-06-25 超音波診断装置 Expired - Lifetime JP2556310B2 (ja)

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