JP3028163B2 - ドプラｃｆｍ超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明はドプラＣＦＭ(Color F
low Mapping)超音波診断装置に関し、特に、サンプリン
グ位置の設定の操作性を改善したドプラＣＦＭ超音波診
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波を被検体に照射すると、生体組織
を媒体として超音波が伝達されるが、臓器等の組織や病
変部のような周囲の組織との音響インピーダンスの差の
ある所から反射されて、送波した超音波の一部が戻って
くる。この反射体が視線方向に運動又は移動する物体で
あった場合、その反射波の周波数はドプラ効果によって
送信周波数から偏移する。超音波ドプラ診断装置はこの
周波数偏移量を測定して移動物体の速度及び移動方向を
表示観察して診断の用に供する装置である。

【０００３】反射体が探触子の方に向かって動いている
時は受信周波数は送信周波数より高く、逆に遠ざかる時
は低くなる。そしてその偏移周波数は反射体の運動速度
に比例する。このドプラ効果を利用して、例えば、心臓
や血管内を流れる血流の方向と速度を知ることができ
る。

【０００４】ＦＦＴドプラ法では、或る特定の点におけ
る血流の方向とその速度に関するデータを偏移周波数を
精密に測定することによって得ている。そして、この特
定の点からのデータを得るために、カーソルによって音
線を選び、検出したい深度にゲート（サンプルゲート）
をかけることにより、特定の点におけるドプラ信号を取
り出している。

【０００５】ところで、超音波パルスの反射には固定物
体によるものと運動物体によるものとが混在しており、
特に運動物体に注目する時は固定物体による反射信号を
消去して運動物体の反射信号のみを表示したほうが分り
易いので、その目的のために、運動物体の反射信号のみ
を取り出すＭＴＩ(Moving Target Indicator) が用いら
れている。

【０００６】しかし、固定した反射物体に関する情報も
医用超音波診断装置では重要な意味も持っている。それ
は、上記の情報が無いと表示画面中のどこが何を表わし
ているのか同定できないし、又、単に移動物体を表示し
ただけではそれが何であるかを判別することが困難であ
る。このため、固定物体の表示と運動物体の表示とを同
一画面上に共通に表示し、相互に識別するために、血球
からの散乱エコーから血流の方向，平均速度と速度分散
値及びパワー値などを演算し、色でそれらの諸量をリア
ルタイムでＢモード画面上に２次元表示している。この
モードをＣＦＭモードといい、これらの機能を有する装
置がドプラＣＦＭ超音波診断装置である。

【０００７】この装置において、或る特定点の血流のデ
ータを得るためには、図６に示すような手順で行ってい
る。図において、Ａ列はＣＲＴ画面上の画像を示し、Ｂ
列は手順のフローチャートである。

【０００８】ステップ１ 先ずＣＦＭモードにして血流分布を探す。Ａ列（イ）図
にこの状態を示す。図において、１はＣＦＭモードにし
た時に現れるＣＦＭエリアである。ＣＦＭエリア１は扇
形で表したＢモード像上に重畳して描かれている。この
ＣＦＭエリア１を上下右左に移動させて血流分布のある
カラー表示される部分を探す。図示のようにＣＦＭは２
次元表示なので、血流の有る所を容易に見付けることが
できる。

【０００９】ステップ２ 血流の有る部分が見付かったので、ドプラ成分をＦＦＴ
により分析して精密なデータを得るためにＦＦＴドプラ
モードを動作させる。Ａ列（ロ）図に示すようにＣＦＭ
エリア１の一定の位置を通るカーソル２とサンプルボリ
ューム３が現れる。又、血管４のＣＦＭエリア１では色
付けされた血流表示部５が表示されている。

【００１０】ステップ３ サンプルボリューム３の位置を、例えばトラックボール
のような入力手段で血流表示部５の位置に移動する。こ
れによって、サンプリングボリューム３の位置の血流に
よるドプライメージ６がＡ列（ニ）図に示すように得ら
れる。図において、中心線より上が近付く場合、下が遠
ざかる場合を示している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のドプラＣＦＭ超音波診断装置では、先ずＣＦＭモ
ードで血流位置を求め、ＦＦＴドプラモードを動作させ
てからサンプルボリュームを血流の位置に移動しなくて
はならず、操作が面倒であった。

【００１２】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ＣＦＭモードからＦＦＴドプラモード
に切り替えた後、サンプリングボリュームを移動させる
操作を省くことができるドプラＣＦＭ超音波診断装置を
実現することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】受波信号を分析して血流
速度、速度分散値又はパワー値を含む血流分布データを
得るＣＦＭデータ分析手段と、定められたサンプルボリ
ュームの血流によるドプラシフトを周波数分析するＦＦ
Ｔドプラ分析手段と、前記血流分布データの血流速度や
速度分散値やパワー値の１個又は複数個の組み合わせに
基づいて特定の領域を求めるデータ領域サーチ手段とを
具備し、該データ領域サーチ手段で得た特定の領域を前
記ＦＦＴドプラ分析手段の対象となるサンプルボリュー
ムとして設定することを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】ＣＦＭデータ分析手段により、血流速度，速度
分散値及びパワー値の血流分布データを分析して求め、
データ領域サーチ手段に入力する。データ領域サーチ手
段では与えられた血流速度や速度分散値やパワー値の１
つ又は複数個の組み合わせによって定められる領域を求
めてそのデータをＦＦＴドプラ分析手段に与える。ＦＦ
Ｔドプラ分析手段は入力された領域における血流のドプ
ラシフトを周波数分析してドプラ表示データとして出力
する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の装置のブロック
図、図２は実施例の装置を含むドプラＣＦＭ超音波診断
装置の概略の構成を示すブロック図である。

【００１６】図２において、１１は超音波を送波し、又
受波するためのプローブ、１２は入力された送波信号の
増幅等を行ってプローブ１１に送り、プローブ１１から
入力された受波信号の増幅を行う送受信回路で、送受波
信号の行先の制御を行う。

【００１７】１３は受波信号の整相加算をしてシリアル
信号とする受波ビームフォーマである。この出力信号は
Ｂモード回路１４に入力されて検波増幅等の処理を受け
た後、ＤＳＣ１５のＢモード部１６に入力される。Ｂモ
ード部１６は入力信号をフレームメモリに一旦格納し、
テレビジョン表示のための信号の形式に変換する。

【００１８】１７は受波ビームフォーマ１３から入力さ
れた受波信号を直交検波し、フィルタ処理を行い、サン
プリングボリュームにより血流を選び出し、ＡＤ変換
後、ＦＦＴ処理により周波数分析を行うＦＦＴドプラ分
析回路で、その出力はＤＳＣ１５のドプラ部１８に入力
され、フレームメモリに格納された後、横軸を時間軸、
縦軸を周波数軸としたテレビジョン表示の信号とされ
る。

【００１９】１９は受波ビームフォーマ１３から入力さ
れた受波信号を直交検波し、ＭＴＩフィルタ処理後演算
を行って、平均速度，速度分散値，パワー値を出力する
ＣＦＭ分析回路で、その出力はＤＳＣ１５のＣＦＭ部２
０に入力される。

【００２０】ＣＦＭ部２０は図１の実施例に示す構成を
有する回路で、その回路構成及び動作の詳細については
後述する。２１は同期信号や掃引信号を発生して、Ｂモ
ード部１６，ドプラ部１８及びＣＦＭ部２０から入力さ
れる信号を表示装置２３に表示させるためのビデオ部
で、主制御用ＣＰＵ２２の制御により前記各部の出力を
単独に若しくは組み合わせて出力する。この出力信号は
表示装置２３で表示される。

【００２１】主制御用ＣＰＵ２２は上記の制御の他、各
回路の動作の制御を行う。次に上記の装置の動作の概略
を説明する。送受信回路１２は入力された送波信号を増
幅後プローブ１１に送る。プローブ１１は入力電気信号
を超音波信号に変換して被検体内に送波する。この送波
信号は被検体内の反射体から反射されて、その一部がプ
ローブ１１に戻って受波され、電気信号に変換されて送
受信回路１２に入力される。

【００２２】受波信号は送受信回路１２で増幅された
後、受波ビームフォーマ１３で整相加算されて、Ｂモー
ド回路１４，ＦＦＴドプラ分析回路１７及びＣＦＭ分析
回路１９に入力される。これ等のどの回路で信号処理を
行うかの制御は主制御用ＣＰＵ２２による。

【００２３】Ｂモード回路１４では、入力信号は増幅さ
れ検波されてＤＳＣ１５のＢモード部１６に入力され
る。Ｂモード部１６では入力信号を一旦格納した後、テ
レビジョン表示のための信号の形式に読み出してビデオ
部２１に入力する。

【００２４】ＦＦＴドプラ分析回路１７では入力信号を
直交検波による復調後サンプリングボリュームにより選
択した部位にゲートを掛けて、選んだ音線上の深度のド
プラ信号を取り出し、ＦＦＴにより周波数分析を行う。
この周波数信号はＤＳＣ１５のドプラ部１８に入力され
る。ドプラ部１８は入力信号をフレームメモリに格納
し、横軸に時間、縦軸に周波数を取るテレビジョン表示
の形式の信号とするように読み出してビデオ部２１に入
力する。

【００２５】ＣＦＭ分析回路１９では、入力信号は、直
交検波されＭＴＩフィルタで動きのある部分からの反射
信号のみが選別された後、例えば自己相関法により、平
均速度，速度分散値及びパワー値が求められ、主制御用
ＣＰＵ２２の制御により、単一若しくは所要の組み合わ
せの信号とされてＤＳＣ１５のＣＦＭ部２０に入力さ
れ、信号処理後ビデオ部２１に送られる。

【００２６】ビデオ部２１では同期信号、掃引信号等を
発生して、入力信号を表示装置２３に表示させる。次
に、ＣＦＭ部２０の詳細な回路構成を図１に示す。図に
おいて、図２と同一の部分には同一の符号を付してあ
る。図中、３１はＣＦＭ分析回路１９で分析されて得ら
れたＣＦＭデータが入力され、１音線毎に格納するＣＦ
Ｍ音線メモリである。

【００２７】３２は主制御用ＣＰＵ２２からの検出用ア
ルゴリズムを含む検出指令を受けて、読み出しアドレス
発生器３３からの読み出しアドレスによってＣＦＭ音線
メモリ３１から読み出されたＣＦＭデータを分析して選
別するＣＦＭストリームフィルタである。この選別され
るデータは、例えば、流速が○○ｍ／sec 以上とか、パ
ワー値が××以上等の指令された範囲のデータである。
ＣＦＭストリームフィルタ３２は、このようにして選別
されたデータのＣＦＭ音線メモリ３１におけるアドレス
を、ＣＦＭ音線メモリ３１に入力されるのと同時に入力
される読み出しアドレスにより認識して、そのアドレス
を出力する。

【００２８】ＣＦＭ音線メモリ３１からのＣＦＭデータ
はビデオ部２１にも入力されて表示装置２３で表示され
る。又、ＣＦＭストリームフィルタ３２からのアドレス
は主制御用ＣＰＵ２２に入力される。

【００２９】次に、上記のように構成された回路の動作
を説明する。ＣＦＭ分析回路１９で得られた血流速度，
速度分散値及びパワー値のＣＦＭデータはＣＦＭ音線メ
モリ３１に格納される。このＣＦＭデータは読み出しア
ドレス発生器３３からの読み出しアドレスによって読み
出され、ＣＦＭストリームフィルタ３２とＤＳＣ１５の
ビデオ部２１に入力される。

【００３０】ＣＦＭストリームフィルタ３２に主制御用
ＣＰＵ２２から検出指令が、ＣＦＭデータを選択する範
囲及び選択条件設定のためのアルゴリズムと共に入力さ
れ、ＣＦＭストリームフィルタ３２は、入力されたＣＦ
Ｍデータから指令された範囲のデータを選別し、又はア
ルゴリズムにより演算して選別する。

【００３１】ＣＦＭストリームフィルタ３２には読み出
しアドレス発生器３３からの読み出しアドレスが入力さ
れていて、選別したＣＦＭデータの格納されていたアド
レスを主制御用ＣＰＵ２２に出力する。

【００３２】主制御用ＣＰＵ２２は入力されたアドレス
をＦＦＴドプラ分析回路１７に送る。ＦＦＴドプラ分析
回路１７は入力されたアドレスに基づき、前記の範囲の
血流の存在する領域にサンプリングボリューム３（図６
参照）を表示させるためのデータをドプラ部１８に送
る。ここで主制御用ＣＰＵ２２にＦＦＴドプラモードの
動作指令を入力装置（図示せず）により入力すると、サ
ンプリングボリューム３の位置にある血流データはＦＦ
Ｔドプラ分析回路１７において周波数分析された後ドプ
ラ部１８に送られる。このデータはビデオ部２１を経て
表示装置２３に送られて表示される。この時の表示はＣ
ＦＭモードとＦＦＴドプラモードとの同時表示も可能で
ある。

【００３３】ＣＦＭストリームフィルタ３２で選別され
るデータは、血流速度，速度分散値，パワー値のそれぞ
れ単独に定められたデータでもよく、上記３つのデータ
の内２つのデータの組み合わせでもよく、又、３つのデ
ータの組み合わせでもよい。

【００３４】図３に組み合わせの一例を示す。図におい
て、（イ）図は横軸に変化の速度、縦軸にパワー値を取
ってあり、境界線４１以下の斜線部分のデータのみを抽
出するように境界線４１を１次式で表して検出条件とす
る。これは、速度の大きな部分を検出し、速度の小さな
領域ではパワー値の大きなデータを除くもので、心臓壁
や血管壁のような臓器からの反射波を除去するためであ
る。

【００３５】（ロ）図は（イ）図と同様に横軸に変化の
速度、縦軸にパワー値を取ってあり、境界線４１を２次
式で表して検出条件としたもので、主としてパワー値の
大きな領域のデータを検出するものである。即ち高速域
ではパワー値が比較的に小さくても検出するが、低速域
ではパワー値の大きな領域のデータのみを検出しようと
するものである。これは画面全体に血流があって、その
中から高速でパワー値の大きな部分を検出したい時に有
効である。

【００３６】（ハ）図は縦軸に速度分散値、横軸に変化
の速度を取ってあり、境界線４１を２次式で表して検出
条件としたものである。この図は、低速域では比較的小
さな速度分散値の領域を検出し、速度が大きくなるにつ
れて速度分散値の大きな値の領域のデータを検出する。
これは、乱れた流れを検出するのに有効で、流れの乱れ
た部分では、高速の場合に一般的に速度分散値の絶対値
が大きいので、高速部分における速度分散値の閾値も高
くなっている。その他必要に応じて他の組み合わせによ
って選別することもできる。

【００３７】上記のようなドプラＣＦＭ超音波診断装置
における操作手順を図４のフローチャートにより説明す
る。図において、図６に用いた符号と同一の符号を用い
てある。

【００３８】ステップ１ ＣＦＭモードにして血流分布を探す。この時ＣＦＭ音線
メモリ３１は図５のフローチャートに示す動作をする。
表示装置２３の画面上の画像はＡ列（イ）に示す通りで
ある。

【００３９】ステップ２ ＦＦＴドプラモードを動作させる。表示画面上ではＡ列
（ロ）のような画像が現れる。サンプリングボリューム
３は入力装置により移動させなくても所要の血流表示部
５上に表示されており、ＦＦＴドプラ分析回路１７にサ
ンプリングボリューム３の位置のデータが入力される。
画面上には（ロ）図の画像の他、（ハ）図のドプライメ
ージが同時に表示される。

【００４０】図５は図４のステップ１において、ＣＦＭ
モードで血流を探している時の動作を示すフローチャー
トである。 ステップ１ ＣＦＭ音線メモリ３１は入力されるＣＦＭ分析回路１９
からのデータを数フレーム累積加算する。これは、例え
ば、心臓のように血流分布の様子が目まぐるしく変化す
る部位をサーチする場合に、サーチにより得られるサン
プルボリユームの位置が心拍に伴ってあちらこちらに移
動してしまうのを防止するためである。

【００４１】ステップ２ Ａ列の図のようにＥＣＧ信号を入力して心拍に同期した
信号、例えばＲ波でＣＦＭ音線メモリ３１のデータをリ
セットする。或いは、例えば１秒毎等のような特定の周
期の信号でリセットしてもよい。このリセットはＣＦＭ
音線メモリ３１のオーバーフローを避けるためである。

【００４２】ステップ３ ＣＦＭモードからＦＦＴドプラモードを動作させる場
合、一定のアルゴリズムに従ってＣＦＭ音線メモリ３１
に格納されているデータを探す。このアルゴリズムは特
定しない。このアルゴリズムにより、例えば血流速度○
○ｍ／sec 以上或いはパワー値××以上等、又は図３に
示す境界線４１のように速度とパワー値の１次関数に基
づいてデータを探す。データが得られたら、そのデータ
が格納されているＣＦＭ音線メモリ３１のアドレスを主
制御用ＣＰＵ２２に入力する。以下は既述のように動作
を継続する。

【００４３】以上説明したように本実施例によれば、操
作者がサンプリングボリュームを血流のある場所に移動
させなくても自動的に選択され、移動操作を省くことが
できるようになる。

【００４４】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではない。実施例ではＣＦＭ部２０をハードウェアで
構成したが、ソフトウェアで実施することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、ＣＦＭモードからＦＦＴドプラモードを動作させた
後、サンプリングボリュームを移動させる操作を省くこ
とができるようになり、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＤＳＣにおけるＣＦＭ部の
構成ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の回路を含むドプラＣＦＭ超
音波診断装置の概略構成ブロック図である。

【図３】ＣＦＭデータ選別の一例を示す図である。

【図４】実施例の装置の操作手順を示すフローチャート
とその時の表示画面を示す図である。

【図５】図４の操作手順による操作中の回路動作をを示
すフローチャートである。

【図６】従来の装置による操作手順を示すフローチャー
トとその時の画面表示を示す図である。

【符号の説明】

１７ ＦＦＴドプラ分析回路 １９ ＣＦＭ分析回路 ２２ 主制御用ＣＰＵ ３１ ＣＦＭ音線メモリ ３２ ＣＦＭストリームフィルタ ３３ 読み出しアドレス発生器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受波信号を分析して血流速度、速度分散
   値又はパワー値を含む血流分布データを得るＣＦＭデー
   タ分析手段（１９）と、 定められたサンプルボリュームの血流によるドプラシフ
   トを周波数分析するＦＦＴドプラ分析手段（１７）と、 前記血流分布データの血流速度や速度分散値やパワー値
   の１個又は複数個の組み合わせに基づいて特定の領域を
   求めるデータ領域サーチ手段（３１，３２，３３）とを
   具備し、 該データ領域サーチ手段（３１，３２，３３）で得た特
   定の領域を前記ＦＦＴドプラ分析手段（１７）の対象と
   なるサンプルボリュームとして設定することを特徴とす
   るドプラＣＦＭ超音波診断装置。