JP3070133B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドプラ信号による超音
波診断装置に関し、特に性能を向上させた超音波診断装
置に関する。
波診断装置に関し、特に性能を向上させた超音波診断装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ドプラ信号を得て血流を２次元表
示する超音波診断装置では、２次元断層像を得る断層面
内の血流を測定して表示していた。つまり、探触子の配
列方向をｙ、直交する方向をｘとすると、一般にｙ方向
のみを測定していた。また、１次元に電子走査あるいは
機械走査することは可能であるが２次元の走査はオペレ
ータが行っていた。なお、ｘ方向のビームをよくするた
めの短軸可変口径、短軸フォーカス等は既に「ウルトラ
ソニック ビー−スキャナ ウィズマルチ−ライン ア
レイ,デー・ハスラー,デー・ホニク アンド アール・シ
ュワルツ，メディカル ディビィジョン シーメンス，
ウルトラソニック イメージング４，３２−４３，１９
８２(Ultrasonic B-scanner with multi-line array，
D.Hassler,D.Honig and R.Schwarz,Medical division S
iemens,Ultrasonic Imaging 4,pp.32-43,1982)」等で論
じられている。さらに、この技術をドプラデータ取得に
応用する方法については、本出願人により先に提案され
ている。また、ｘ方向へのビーム走査については、例え
ば特開昭６２−４９８８号公報等に記載されている。
示する超音波診断装置では、２次元断層像を得る断層面
内の血流を測定して表示していた。つまり、探触子の配
列方向をｙ、直交する方向をｘとすると、一般にｙ方向
のみを測定していた。また、１次元に電子走査あるいは
機械走査することは可能であるが２次元の走査はオペレ
ータが行っていた。なお、ｘ方向のビームをよくするた
めの短軸可変口径、短軸フォーカス等は既に「ウルトラ
ソニック ビー−スキャナ ウィズマルチ−ライン ア
レイ,デー・ハスラー,デー・ホニク アンド アール・シ
ュワルツ，メディカル ディビィジョン シーメンス，
ウルトラソニック イメージング４，３２−４３，１９
８２(Ultrasonic B-scanner with multi-line array，
D.Hassler,D.Honig and R.Schwarz,Medical division S
iemens,Ultrasonic Imaging 4,pp.32-43,1982)」等で論
じられている。さらに、この技術をドプラデータ取得に
応用する方法については、本出願人により先に提案され
ている。また、ｘ方向へのビーム走査については、例え
ば特開昭６２−４９８８号公報等に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ド
プラビームをｘ方向に走査する点およびデータ処理方法
については配慮がなされておらず、ビーム外の細い血管
を表示しにくかった。本発明の目的は、このような問題
点を改善し、短軸可変口径および短軸フォーカス機能を
有する超音波診断装置において、短軸方向にも微小角ド
プラビームを振ることにより、従来はビーム外にあって
見えなかった血管を容易に見つけることができ、測定デ
ータのＳ／Ｎを向上することが可能な超音波診断装置を
提供することにある。
プラビームをｘ方向に走査する点およびデータ処理方法
については配慮がなされておらず、ビーム外の細い血管
を表示しにくかった。本発明の目的は、このような問題
点を改善し、短軸可変口径および短軸フォーカス機能を
有する超音波診断装置において、短軸方向にも微小角ド
プラビームを振ることにより、従来はビーム外にあって
見えなかった血管を容易に見つけることができ、測定デ
ータのＳ／Ｎを向上することが可能な超音波診断装置を
提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の超音波診断装置は、超音波振動子を、超音
波ビームを走査する長軸方向と直交する短軸方向に分割
し、短軸方向の口径を変化させるとともに短軸フォーカ
スすることにより、断層像および血流のドプラ信号を得
て２次元表示する超音波診断装置において、短軸方向に
電子的に超音波ビームを微小角走査してドプラデータを
得ることを特徴としている。また、短軸方向の微小角走
査によって得た複数のドプラデータのうち、同一ラスタ
間のものを加算平均して表示することを特徴としてい
る。
め、本発明の超音波診断装置は、超音波振動子を、超音
波ビームを走査する長軸方向と直交する短軸方向に分割
し、短軸方向の口径を変化させるとともに短軸フォーカ
スすることにより、断層像および血流のドプラ信号を得
て２次元表示する超音波診断装置において、短軸方向に
電子的に超音波ビームを微小角走査してドプラデータを
得ることを特徴としている。また、短軸方向の微小角走
査によって得た複数のドプラデータのうち、同一ラスタ
間のものを加算平均して表示することを特徴としてい
る。
【０００５】
【作用】本発明においては、断層面と直交する短軸方向
へ超音波ビームを微小角振ることにより、その断層面よ
り外れたところに位置する血管を見つけることができ
る。また、短軸可変口径および短軸フォーカス機能によ
り、断層像の直交方向の分解能が向上し、信号の強度も
得られる。さらに、血流信号を加算平均することによっ
てＳ／Ｎを向上させることが可能である。
へ超音波ビームを微小角振ることにより、その断層面よ
り外れたところに位置する血管を見つけることができ
る。また、短軸可変口径および短軸フォーカス機能によ
り、断層像の直交方向の分解能が向上し、信号の強度も
得られる。さらに、血流信号を加算平均することによっ
てＳ／Ｎを向上させることが可能である。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図２は、本発明の超音波診断装置の構成図、図１は
本発明の一実施例におけるｘ方向の走査方法を示す説明
図、図３は本発明の一実施例における基本的なデータ取
得シーケンスを示す説明図である。図２において、２１
は増幅器、２２はミキサ、２３，２４はＡ／Ｄ変換器、
２５，２６はＭＴＩ(固定物除去)フィルタ、２７は速度
演算部、２８はカラーＤＳＣ(Digital Scan Converte
r)、２９はディスプレイである。このような構成によ
り、ドプラ信号は増幅器２１で増幅され、９０度位相の
異なる信号でミキシングされた後、Ａ／Ｄ変換器２３，
２４によりディジタル信号に変換される。さらに、ＭＴ
Ｉフィルタ２５，２６により１回前の送波による受信デ
ータとの差をとることによって固定物除去され、速度演
算部２７で血流速度等が算出されて、カラーＤＳＣ２８
によりディスプレイ２９に表示される。また、このドプ
ラ信号を得るための探触子の走査方法は図１に示され
る。なお、簡単のため電子リニア探触子による走査方法
を示す。図１において、１１は超音波を発生する振動子
であり、ｙ方向が走査方向、ｘ方向がこれと直交する方
向（短軸方向）である。また、その構成は、ｙ方向およ
びｘ方向に分割するか、あるいは圧電体の両面に直交す
る電極を設けたものとする。また、１〜ｎはｙ方向の走
査順を示す。本実施例では、短軸可変口径および短軸可
変フォーカス探触子を機械的に走査するか、あるいは短
軸可変フォーカスデータを変えて電子的に走査すること
により、ｘ方向への微小角走査を行う。図１では、ａ，
ｂ，ｃの３方向にセクタ走査を行う様子を示している。
また、この走査におけるデータ取得の基本的シーケンス
は図３に示される。図３において、Ｄはドプラ信号、Ｂ
は断層像のデータを得ることを示す。また、ａ，ｂ，ｃ
の後に付けた数字は、図１に示したｙ方向の走査順を示
している。この場合、探触子１１の正面方向ｂにおい
て、ドプラ信号Ｄと断層像データＢをとり、方向ａ，ｃ
で得たドプラ信号を重ねて表示する。つまり、基本的な
シーケンスとしては、ａ1のドプラ信号、ｂ1の断層像デ
ータ、ｂ1のドプラ信号、ｃ1のドプラ信号、ａ2のドプ
ラ信号の順にデータを取得する。
る。図２は、本発明の超音波診断装置の構成図、図１は
本発明の一実施例におけるｘ方向の走査方法を示す説明
図、図３は本発明の一実施例における基本的なデータ取
得シーケンスを示す説明図である。図２において、２１
は増幅器、２２はミキサ、２３，２４はＡ／Ｄ変換器、
２５，２６はＭＴＩ(固定物除去)フィルタ、２７は速度
演算部、２８はカラーＤＳＣ(Digital Scan Converte
r)、２９はディスプレイである。このような構成によ
り、ドプラ信号は増幅器２１で増幅され、９０度位相の
異なる信号でミキシングされた後、Ａ／Ｄ変換器２３，
２４によりディジタル信号に変換される。さらに、ＭＴ
Ｉフィルタ２５，２６により１回前の送波による受信デ
ータとの差をとることによって固定物除去され、速度演
算部２７で血流速度等が算出されて、カラーＤＳＣ２８
によりディスプレイ２９に表示される。また、このドプ
ラ信号を得るための探触子の走査方法は図１に示され
る。なお、簡単のため電子リニア探触子による走査方法
を示す。図１において、１１は超音波を発生する振動子
であり、ｙ方向が走査方向、ｘ方向がこれと直交する方
向（短軸方向）である。また、その構成は、ｙ方向およ
びｘ方向に分割するか、あるいは圧電体の両面に直交す
る電極を設けたものとする。また、１〜ｎはｙ方向の走
査順を示す。本実施例では、短軸可変口径および短軸可
変フォーカス探触子を機械的に走査するか、あるいは短
軸可変フォーカスデータを変えて電子的に走査すること
により、ｘ方向への微小角走査を行う。図１では、ａ，
ｂ，ｃの３方向にセクタ走査を行う様子を示している。
また、この走査におけるデータ取得の基本的シーケンス
は図３に示される。図３において、Ｄはドプラ信号、Ｂ
は断層像のデータを得ることを示す。また、ａ，ｂ，ｃ
の後に付けた数字は、図１に示したｙ方向の走査順を示
している。この場合、探触子１１の正面方向ｂにおい
て、ドプラ信号Ｄと断層像データＢをとり、方向ａ，ｃ
で得たドプラ信号を重ねて表示する。つまり、基本的な
シーケンスとしては、ａ1のドプラ信号、ｂ1の断層像デ
ータ、ｂ1のドプラ信号、ｃ1のドプラ信号、ａ2のドプ
ラ信号の順にデータを取得する。
【０００７】次に、取得データを加算平均することによ
り画像品質およびＳ／Ｎを向上させる方法について述べ
る。図４は、本発明の一実施例における加算平均による
データ取得シーケンスを示す説明図、図５は本発明の一
実施例におけるＭＴＩフィルタによるデータ取得シーケ
ンスを示す説明図である。本実施例では、ａ，ｂ，ｃの
それぞれの方向で得たデータを加算平均する場合、図４
に示すようなシーケンスによる。例えば、ａ1のデータ
を取得する場合、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3の３回でドプラ信号を
取得する。同様にして、ａ，ｂ，ｃの順でデータを取得
し、こうして得られたデータを速度演算部２７にて加算
平均する。なお、ａ，ｂ，ｃのそれぞれで取得データを
加算平均し、重ね合わせで表示する方法も可能である。
この場合、ａ，ｂ，ｃの何れか一つにのみドプラ信号が
存在した場合でも、良質の画像を表示することができ
る。また、ａ，ｂ，ｃラスタ間でＭＴＩフィルタ２５を
かける場合には、図５に示すようなシーケンスによる。
例えば、ａ1，ｂ1，ｃ1の順にドプラ信号を取得してＭ
ＴＩフィルタ２５をかけた後、ｂ1の断層像データを
得、ａ2へと進む。次に、ｘ方向の微小角走査を行う際
の角度設定について述べる。図６は、本発明の一実施例
におけるｘ方向走査の際の角度設定方法の説明図であ
る。図６において、６２，６３は血管であり、特に血管
６２はｂ方向のみの走査では検出されない細い血管を示
す。本実施例では、従来の通常走査（ｂ方向の走査）以
外にａ，ｃ方向の走査も行うことにより、ｂ方向では得
られない血管６２のデータをも得ることができる。この
ように微小角をセクタ走査することにより、ａで得られ
た血流がカラー表示される。この場合の角度は、血管径
ｒと深度ｚより設定し、微小角Θ＝ａｒｃｔａｎ（ｒ／
ｚ）という関係をもたせればよい。なお、この微小角の
設定は、他のパラメータによりその都度自動的に設定す
る方法、あるいは予めオペレータが固定値を入力する方
法等が考えられる。具体的には、通常走査で表示されて
いる血管径の隣に、それと同じ径の血管があると仮定
し、それを表示できるところまでとしたり、診断および
表示対象によってオペレータが経験的な値を入力し、対
象が変わる度に入力し直したりする。また、図６に示す
血管６３はラスタａ，ｂでドプラ信号が得られる。この
場合、深度方向で表示するピクセルの範囲でこのドプラ
信号を加算平均することにより、Ｓ／Ｎが向上する。さ
らに、直交方向（ｘ方向）にセクタ走査しない場合の１
ラスタのドプラデータを得るための繰返し送波回数をＮ
とし、同じ方法でｘ方向にセクタ走査した場合、本実施
例では、約１／３のフレームレートになるので、１ラス
タのドプラデータを得るための繰返し送波回数をＮ／３
として、フレームレートをほぼ一定に保つ。次に、本施
例における短軸方向の口径変化について述べる。図７
は、本発明の一実施例における短軸可変口径の説明図で
ある。図７において、７４は血管である。本実施例で
は、ｘ方向の口径を変化させることにより、シャープな
ビームを形成してより細い血管を描出する。例えば、デ
ータ取得時間の早い方は小さい口径とし、遅い方は大き
い口径とする。なお、フォーカスを可変すること、およ
びｙ方向と同様両者を併用することでも同様の効果を得
ることができる。次に、血流の方向性の検出について述
べる。図８は、本発明の一実施例における血流方向の検
出方法を示す説明図である。図８において、８５は血管
であり、矢印は血流の向きを示す。例えば、ラスタ間を
加算平均せずに重ねる場合、血流の向きが反対に表示さ
れる場合が考えられる。このため、同じピクセル内であ
れば、加算平均により正しい方向を示させる。また、例
えば振動子１１に対して、血流が平行に流れている場
合、加算平均により消失するが、ａ，ｂ，ｃの各ラスタ
ごとに時系列で表示すれば、確認できる。なお、データ
の加算は、ｘ方向のラスタの同一時間で行ってもよい
し、表面からの距離一定で行ってもよい。本実施例で述
べた機能をユーザ選択とする場合は、ｘ方向広域走査モ
ードを設け、それによりｘ方向のセクタ走査を行う方法
が考えられる。また、人体に接触したことを検知し、接
触してから一定時間ｘ方向広域走査モードに自動的に設
定する方法も考えられる。また、広域モードでドプラ信
号と断層像データを両者ともｘ方向にセクタ走査して表
示する方法でもよい。さらに、有用な面があれば、その
面で固定走査することも考えられる。この場合、ユーザ
が面を固定する方法や、血流信号の強弱、血流信号の存
在する面積等で自動設定する方法が考えられる。なお、
本実施例では、電子リニア探触子を用いる場合について
述べたが、電子走査型コンベックス探触子やフェーズド
アレイ探触子でも同様の効果を得ることができる。
り画像品質およびＳ／Ｎを向上させる方法について述べ
る。図４は、本発明の一実施例における加算平均による
データ取得シーケンスを示す説明図、図５は本発明の一
実施例におけるＭＴＩフィルタによるデータ取得シーケ
ンスを示す説明図である。本実施例では、ａ，ｂ，ｃの
それぞれの方向で得たデータを加算平均する場合、図４
に示すようなシーケンスによる。例えば、ａ1のデータ
を取得する場合、Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3の３回でドプラ信号を
取得する。同様にして、ａ，ｂ，ｃの順でデータを取得
し、こうして得られたデータを速度演算部２７にて加算
平均する。なお、ａ，ｂ，ｃのそれぞれで取得データを
加算平均し、重ね合わせで表示する方法も可能である。
この場合、ａ，ｂ，ｃの何れか一つにのみドプラ信号が
存在した場合でも、良質の画像を表示することができ
る。また、ａ，ｂ，ｃラスタ間でＭＴＩフィルタ２５を
かける場合には、図５に示すようなシーケンスによる。
例えば、ａ1，ｂ1，ｃ1の順にドプラ信号を取得してＭ
ＴＩフィルタ２５をかけた後、ｂ1の断層像データを
得、ａ2へと進む。次に、ｘ方向の微小角走査を行う際
の角度設定について述べる。図６は、本発明の一実施例
におけるｘ方向走査の際の角度設定方法の説明図であ
る。図６において、６２，６３は血管であり、特に血管
６２はｂ方向のみの走査では検出されない細い血管を示
す。本実施例では、従来の通常走査（ｂ方向の走査）以
外にａ，ｃ方向の走査も行うことにより、ｂ方向では得
られない血管６２のデータをも得ることができる。この
ように微小角をセクタ走査することにより、ａで得られ
た血流がカラー表示される。この場合の角度は、血管径
ｒと深度ｚより設定し、微小角Θ＝ａｒｃｔａｎ（ｒ／
ｚ）という関係をもたせればよい。なお、この微小角の
設定は、他のパラメータによりその都度自動的に設定す
る方法、あるいは予めオペレータが固定値を入力する方
法等が考えられる。具体的には、通常走査で表示されて
いる血管径の隣に、それと同じ径の血管があると仮定
し、それを表示できるところまでとしたり、診断および
表示対象によってオペレータが経験的な値を入力し、対
象が変わる度に入力し直したりする。また、図６に示す
血管６３はラスタａ，ｂでドプラ信号が得られる。この
場合、深度方向で表示するピクセルの範囲でこのドプラ
信号を加算平均することにより、Ｓ／Ｎが向上する。さ
らに、直交方向（ｘ方向）にセクタ走査しない場合の１
ラスタのドプラデータを得るための繰返し送波回数をＮ
とし、同じ方法でｘ方向にセクタ走査した場合、本実施
例では、約１／３のフレームレートになるので、１ラス
タのドプラデータを得るための繰返し送波回数をＮ／３
として、フレームレートをほぼ一定に保つ。次に、本施
例における短軸方向の口径変化について述べる。図７
は、本発明の一実施例における短軸可変口径の説明図で
ある。図７において、７４は血管である。本実施例で
は、ｘ方向の口径を変化させることにより、シャープな
ビームを形成してより細い血管を描出する。例えば、デ
ータ取得時間の早い方は小さい口径とし、遅い方は大き
い口径とする。なお、フォーカスを可変すること、およ
びｙ方向と同様両者を併用することでも同様の効果を得
ることができる。次に、血流の方向性の検出について述
べる。図８は、本発明の一実施例における血流方向の検
出方法を示す説明図である。図８において、８５は血管
であり、矢印は血流の向きを示す。例えば、ラスタ間を
加算平均せずに重ねる場合、血流の向きが反対に表示さ
れる場合が考えられる。このため、同じピクセル内であ
れば、加算平均により正しい方向を示させる。また、例
えば振動子１１に対して、血流が平行に流れている場
合、加算平均により消失するが、ａ，ｂ，ｃの各ラスタ
ごとに時系列で表示すれば、確認できる。なお、データ
の加算は、ｘ方向のラスタの同一時間で行ってもよい
し、表面からの距離一定で行ってもよい。本実施例で述
べた機能をユーザ選択とする場合は、ｘ方向広域走査モ
ードを設け、それによりｘ方向のセクタ走査を行う方法
が考えられる。また、人体に接触したことを検知し、接
触してから一定時間ｘ方向広域走査モードに自動的に設
定する方法も考えられる。また、広域モードでドプラ信
号と断層像データを両者ともｘ方向にセクタ走査して表
示する方法でもよい。さらに、有用な面があれば、その
面で固定走査することも考えられる。この場合、ユーザ
が面を固定する方法や、血流信号の強弱、血流信号の存
在する面積等で自動設定する方法が考えられる。なお、
本実施例では、電子リニア探触子を用いる場合について
述べたが、電子走査型コンベックス探触子やフェーズド
アレイ探触子でも同様の効果を得ることができる。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、ドップラ計測ビームを
ｘ（短軸）方向にも走査し、細くすることができるの
で、従来のビーム外の血管を表示できる。また、取得デ
ータを加算平均することにより、Ｓ／Ｎを向上できる。
ｘ（短軸）方向にも走査し、細くすることができるの
で、従来のビーム外の血管を表示できる。また、取得デ
ータを加算平均することにより、Ｓ／Ｎを向上できる。
【０００９】
【図１】本発明の一実施例におけるｘ方向の走査方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】本発明の超音波診断装置の構成図である。
【図３】本発明の一実施例における基本的なデータ取得
シーケンスを示す説明図である。
シーケンスを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例における加算平均によるデー
タ取得シーケンスを示す説明図である。
タ取得シーケンスを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例におけるＭＴＩフィルタによ
るデータ取得シーケンスを示す説明図である。
るデータ取得シーケンスを示す説明図である。
【図６】本発明の一実施例におけるｘ方向走査の際の角
度設定方法の説明図である。
度設定方法の説明図である。
【図７】本発明の一実施例における短軸可変口径の説明
図である。
図である。
【図８】本発明の一実施例における血流方向の検出方法
を示す説明図である。
を示す説明図である。
１１ 振動子 ２１ 増幅器 ２２ ミキサ ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２４ Ａ／Ｄ変換器 ２５ ＭＴＩフィルタ ２６ ＭＴＩフィルタ ２７ 速度演算部 ２８ カラーＤＳＣ ２９ ディスプレイ ６２ 血管 ６３ 血管 ７４ 血管 ８５ 血管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−36851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−108539（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−145043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15
Claims (1)
- 【請求項１】 長軸及びそれと直交する短軸のそれぞれ
の軸方向に分割されてなる振動子群を有する超音探触子
を用い、ある走査位置にフォーカスされたビーム特性で
超音波パルスを送波してそのエコー応答を受波し、電子
的走査により走査位置を順次変更しながらこれを繰り返
して超音波断層像と血流ドプラ像とを形成する超音波診
断装置において、 前記電子的走査は、前記短軸方向の複数位置（ａ，ｂ，
ｃ）に走査位置を順次変更する第１走査と、前記第１走
査が一巡する毎に前記長軸方向の複数位置（１，２，３
・・・ｎ）に走査位置を順次変更する第２走査を含み、
前記超音波断層像のデータは前記第１走査の複数の走査
位置のうちの中央の走査位置で得たエコー応答から作成
し、前記血流ドプラ像のデータは、前記第２走査の走査
位置が同一であり、前記第１走査の走査位置のみ異なる
複数の走査位置でそれぞれ得たエコー応答のそれぞれか
ら算出する複数のドプラ分布信号を加算して作成するこ
とを特徴とする超音波診断装置。
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