JP3238467B2 - 超音波ドップラ診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波が移動体から受
けるドップラ効果を利用して、血液等の体内流体の運動
状態を診断するための超音波ドップラ診断装置に関し、
特にその流体の運動状態を示す新たなインデックス（指
標）を表示することのできる超音波ドップラ診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波ドップラ診断装置は無侵襲で且つ
非観血的に生体内の血流速度等の血流情報を計測するこ
とができることから非常に使用範囲の広い装置である。
このような超音波ドップラ診断装置は、生体内の任意の
設定点の血流速度を計測するいわゆる１ポイントドップ
ラ手法や血流の状態を２次元的広がりをもって表示し得
るいわゆる血流イメージング手法が主に用いられてい
る。１ポイントドップラ手法も血流イメージング手法も
原理的には同様であり、すなわち超音波が移動物体によ
り反射されると反射波の周波数がこの移動物体の移動速
度に比例して偏移するドップラ効果を利用したものであ
る。このドップラ効果による偏移周波数を用いて血流速
度や分散やパワー等の各種血流情報を算出することがで
き、この血流情報に基づいて血流の状態を様々な角度か
ら観察することができる。例えば、血流速度Ｖは、偏移
周波数ｆｄ、送信超音波パルスの中心周波数ｆｃ、超音
波ビームと血管のなす角度θ、音速ｃとから以下の式に
したがって計算することができる。 ｆｄ＝２・ｆｃ・Ｖcos θ／ｃ

【０００３】近年、血流速度や分散やパワー以外に、血
流の状態をより精密な形で提供する新たなインデックス
の提案がなされている。そのインデックスの１つにパル
サティリティーインデックスＰＩ（Pulsatility Index
）なるものがある。このパルサティリティーインデッ
クスＰＩは一心拍中の血流速度の変化の程度を定量化し
たインデックスであり、血管の末梢循環抵抗を反映する
ため、産科での胎児の発育不全の早期発見や、腹部領域
での腫瘍の鑑別診断などには非常に有効な情報を提供す
ることができる。

【０００４】パルサティリティーインデックスＰＩを計
測するには、まず、Ｂモード像を参照して、計測をした
い血管の部分（サンプリング位置）を指定する。この指
定は、例えばトラックボール等の入力装置を操作して、
Ｂモード像に重畳表示されるサンプリングマークを移動
させながら行う。サンプリング位置の指定が終了する
と、そのサンプリング位置からの受信信号を高速フーリ
エ変換処理（ＦＦＴ）して得られたドップラスペクトラ
ムが、例えば図１５に示すように表示される。操作者は
適当なスペクトラムをフリーズし、トラックボール等を
操作して、そのドップラスペクトラムの波形をそのピー
ク値に沿ってトレースしピークラインＰＬを記し、計測
する時間範囲すなわち所望の一心拍期間、例えば時刻ｔ
0 からｔ1までの指定すると、以下の式にしたがって当
該サンプリング位置のパルサティリティーインデックス
ＰＩが計算される。 ＰＩ＝（Ｆmax −Ｆmin ）／Ｆmean Ｆmax ：時刻ｔ0 〜ｔ1 間のピークラインの最高周波数 Ｆmin ：時刻ｔ0 〜ｔ1 間のピークラインの最低周波数 Ｆmean：時刻ｔ0 〜ｔ1 間のピークラインの平均周波数

【０００５】このようにして得られるパルサティリティ
ーインデックスＰＩは、上述したように血管の末梢循環
抵抗を反映するものであって、産科での胎児の発育不全
の早期発見や、腹部領域での腫瘍の鑑別診断などには非
常に有効であるが、ピークラインＰＬのトレース誤差が
そのままパルサティリティーインデックスＰＩに影響す
るため、このトレースには非常な手間と時間、熟練が要
求される。また、複数のサンプリング位置のパルサティ
リティーインデックスＰＩを計測するためには上記作業
を何度も繰り返し行わなければならず、実用上問題があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みてなされたもので、血流速度の時間経過に
伴う変動の程度を定量化したインデックスを十分なリア
ルタイム性能のもとで計測できる超音波ドップラ診断装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、本発明は、生体内に対して超音波を送受波する超音
波プローブと、前記超音波プローブにより受波された超
音波の信号に基づいて、前記生体内にある運動体の速度
情報を多点にわたって求める手段と、前記速度情報に基
づいて血流画像を生成する手段と、前記速度情報に基づ
いて少なくとも１心拍期間における最高速度と最低速度
とを求め、この最高速度と最低速度とからパルサリティ
ーインデックを多点にわたって求める手段と、前記パル
サリティーインデックに基づいて前記パルサリティーイ
ンデックに関するカラー２次元分布画像を生成する手段
と、前記カラー２次元分布画像を前記血流画像とともに
表示する手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明による超音波ドップラ診断装置によれ
ば、少なくとも１心拍期間における最高速度と最低速度
とからパルサリティーインデック、つまり血流速度の時
間経過に伴う変動の程度を定量化したインデックスを十
分なリアルタイム性能のもとで多点にわたって計測し、
パルサリティーインデックに関するカラー２次元分布画
像を血流画像とともに表示することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の第１の実施例
を説明する。

【００１０】本実施例装置は、図１に示す如く構成され
ている。すなわち、電子走査型超音波プローブ（以下
「プローブ」という）１１は、複数の振動子が並設され
てなり、電子走査装置アナログ部１２に駆動され被検体
内に超音波ビームをパルサ状に送信すると共に被検体内
の血球を含む移動体（運動体）からの反射波を受信す
る。電子走査装置アナログ部１２は、受信信号を増幅す
るプリアンプ１３と、パルサ１４と、発振器１５と、送
受信遅延時間を振動子毎に制御するディレイライン１６
と、加算器１７と、加算器１７の出力を包絡線検波して
Ｂモード信号を得る検波器１８から構成されている。

【００１１】走査変換手段（ディジタスキャンコンバー
タ；ＤＳＣ）３４は、検波器１８からＢモード信号を入
力し、その信号をＢモード像に成形する。走査変換手段
３４の出力は、表示画面の制御を行うマルチプレクサ３
７、Ｄ／Ａ（ディジタルアナログ）変換手段３８を順に
経て、Ｂモード像として表示手段３９に表示される。

【００１２】一方、上記加算器１７の出力は、ライン４
０を介してミキサ２４ａ，２４ｂにも供給される。ミキ
サ２４ａ，２４ｂにはこの出力と共に、発振器１５から
の基準信号ｆo が９０°移相器２５によって９０°の移
相差を伴って供給される。ミキサ２４ａ，２４ｂからの
ドップラ偏移信号ｆｄを含む信号は、ローパスフィルタ
２６ａ，２６ｂによって高周波成分が除去されてＭＴＩ
演算部２７に供給される。

【００１３】このＭＴＩ（Moving Target Indicator ）
演算部２７は、ローパスフィルタ２６ａ，２６ｂに接続
されたＡ／Ｄ変換器２８ａ，２８ｂと、Ａ／Ｄ変換器２
８ａ，２８ｂからのディジタル信号を入力し緩動体によ
るノイズを除去し血球からの信号を抽出するＭＴＩフィ
ルタ２９ａ，２９ｂと、ＭＴＩフィルタ２９ａ，２９ｂ
からの信号を入力しドップラ信号を計測する自己相関器
３０と、そのドップラ信号を用いて各種血流情報、すな
わち平均速度Ｖ、分散、パワーを演算する平均速度演算
部３１、分散演算部３２、パワー演算部３３とから構成
されている。ＭＴＩ演算部２７は主にレーダの分野で開
発され実用されている移動目標指示装置を応用したもの
であり、ドップラ効果を利用して特定の移動目標のみを
検知することができる。ここでの移動目標は“血球”で
ある。自己相関器３０は、周波数解析装置の一種であ
り、２次元領域の多点の周波数分析をリアルタイムで行
うことができる。

【００１４】走査変換手段３５は、ＭＴＩ演算部２７か
ら血流情報を入力し、２次元像に成形する。走査変換手
段３５出力は、カラー情報変更手段３６に取り込まれ、
所定のカラー処理が施され、マルチプレクサ３７、Ｄ／
Ａ（ディジタルアナログ）変換手段３８を順に経て、カ
ラー血流分布像として表示手段３９に表示される。な
お、血流イメージングを行うにおいては、ＭＴＩ演算部
２７の代りに高速フーリエ変換処理を行う演算部を使用
してもよい。

【００１５】インデックス計算部４１は、本実施例の特
徴的な構成要素であり、ＭＴＩ演算部２７の平均速度演
算部３１から平均速度Ｖを入力し、その平均速度Ｖを用
いて、指定された領域内の多点個々についてパルサティ
リティーインデックスＰＩを計算し、走査変換手段３５
およびＤ／Ａ変換手段３８に供給し、図３に示すような
パルサティリティーインデックスＰＩのカラー２次元分
布像としてまたは指定点についての数値データとして表
示される。このパルサティリティーインデックスＰＩは
次の式（１）にしたがって計算される。 ＰＩ＝（Ｖmax −Ｖmin ）／Ｖmean …（１）

【００１６】なお、Ｖmax は、平均速度演算部３１から
連続的に供給される平均速度Ｖの同一の変動周期、すな
わち同一の心拍周期内に供給された多数の平均速度Ｖの
中の最大速度であり、Ｖmin はその最小速度である。ま
た、Ｖmeanは、上記心拍周期内に供給された多数の平均
速度Ｖの平均値である。上記変動周期は、平均速度Ｖの
変動に基づいて検出してもよいし、外部の心拍測定装置
から入手してもよい。また、インデックス計算部４１で
平均速度Ｖの時間的および空間的な連続性により折返り
を判断しその折返りを補正する処理を実施してもよい。
このように、ＭＴＩ演算部２７の出力を用いてパルサテ
ィリティーインデックスＰＩを演算処理することによっ
て、ある程度のリアルタイム性能を保持しつつパルサテ
ィリティーインデックスＰＩを得ることができ、そのカ
ラー２次元的分布およびその時間的変化の様子を視覚的
または定量的に観察することができる。次に以上のよう
に構成された本実施例装置のパルサティリティーインデ
ックスＰＩの計算動作について説明する。

【００１７】図２は、ある１つのサンプル点に関する平
均速度演算部３１からインデックス計算部４１に供給さ
れる平均速度Ｖの経時的変化に対するパルサティリティ
ーインデックスＰＩの出力タイミングを示す図である。

【００１８】図２（ａ）に示すように、インデックス計
算部４１には平均速度演算部３１から平均速度Ｖがディ
ジタル信号として連続的に供給される。なお、時刻ｔ0
，ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 …は拍動タイミングを示してい
る。

【００１９】まず、第１周期（時刻ｔ0 〜ｔ1 ）が経過
すると、直ちにインデックス計算部４１で、その第１周
期に供給された多数の平均速度Ｖの中の最大速度Ｖmax
および最小速度Ｖmin が検出され、また平均値Ｖmeanが
計算される。そして、Ｖmax、Ｖmin およびＶmeanを上
記式（１）にしたがって、第１のパルサティリティーイ
ンデックスＰＩ1 が計算され、当該周期の終了時刻ｔ1
より若干遅延した時刻ｔ1'でその第１のパルサティリテ
ィーインデックスＰＩ1 が走査変換手段３５およびＤ／
Ａ変換手段３８に供給される。他のサンプル点について
も同様に第１のパルサティリティーインデックスＰＩ1
が計算され、走査変換手段３５およびＤ／Ａ変換手段３
８に供給される。そして、多数のサンプル点についての
第１のパルサティリティーインデックスＰＩ1 は走査変
換手段３５で第１の２次元分布像に生成されて、カラー
情報変換手段３６で所定のカラー尺にしたがってカラー
情報が付加されて図３に示すような第１のカラー２次元
分布像が得られ、その第１のカラー２次元分布像はマル
チプレクサ３７に供給される。この第１のカラー２次元
分布像は観察者の表示指示を待ってマルチプレクサ３７
から出力され、Ｄ／Ａ変換手段３８を介して表示手段３
９に表示される。

【００２０】第２周期（時刻ｔ1 〜ｔ2 ）についても同
様の処理がなされ、第１のカラー２次元分布像に代えて
第２のカラー２次元分布像が表示される。第３周期（時
刻ｔ2 〜ｔ3 ）、第４周期（時刻ｔ3 〜ｔ4 ）それ以降
の周期についても同様であり、第３のカラー２次元分布
像、第４のカラー２次元分布像…が順に切換わりながら
表示される。図３に示すように、このカラー２次元分布
像によると、狭窄等により血流速度の変動の大きい異常
部分が、他の正常部分とは色相または明るさの点で相違
する。

【００２１】このように、本実施例装置によれば、パル
サティリティーインデックスＰＩを十分なリアルタイム
性能のもと計算し、そのカラー２次元分布像を表示する
ことができ、血流状態の診断に有用な情報を提供するこ
とができる。

【００２２】なお、ここで、インデックス計算部４１に
おいては時間的に連続して求められた複数のパルサティ
リティーインデックスＰＩを平均処理して、新たな１つ
のパルサティリティーインデックスＰＩを算出すること
としても良いし、複数周期内の平均速度（Ｖ）を１つの
パルサティリティーインデックスＰＩの測定範囲とし
て、その中からの平均速度（Ｖ）のＶmax ，Ｖmin を検
出し、且つこの複数周期内の平均速度（Ｖ）を加算平均
することで平均（Ｖmean）を求めてからパルサティリテ
ィーインデックスＰＩを計算しても良い。また、空間的
に隣接する所定数のパルサティリティーインデックスＰ
Ｉを平均処理してして新たな一のパルサティリティーイ
ンデックスＰＩを算出することとしても良い。

【００２３】また、変動周期（心拍周期）を検出する方
法は、上記実施例では平均速度演算部３１からの平均速
度Ｖの変動の様子から検出しているが、心拍測定装置に
より検査時に測定した心電データを流用してこの変動周
期を検出しても良い。

【００２４】また、上記実施例では上記式（１）にした
がってパルサティリティーインデックスＰＩを計算して
いるが、この計算式は式（１）に限定する必要はなく、
血流速度の変動が反映されるような式であればよく、例
えば、所定期間内の平均速度Ｖの変動の程度をその分散
σ² によって表してもよいし、または以下に示すような
式（２），（３），（４）であってもよい。 ＰＩ＝（Ｖmax −Ｖmin ）／Ｖmax …（２） ＰＩ＝Ｖmax −Ｖmin …（３） ＰＩ＝Ｖmax ／｜Ｖmin ｜ …（４）

【００２５】また、上記実施例では平均速度演算部３１
からの平均速度Ｖだけを用いてパルサティリティーイン
デックスＰＩを計算しているが、この平均速度Ｖと共に
分散演算部３２の分散σ² を用いて、以下の式（５）に
したがってその最高速度ｖmax を一旦計算し、その最高
速度ｖmax を上述の平均速度Ｖと同様に取扱いパルサテ
ィリティーインデックスＰＩを計算するしてもよい。 Ｖmax ＝Ｖ＋０．５σ² …（５）

【００２６】また、上記実施例では、カラー情報変換手
段３６のパルサティリティーインデックスＰＩの色信号
への変換方法はパルサティリティーインデックスＰＩの
レベルにしたがうものであるが、パルサティリティーイ
ンデックスＰＩのレベルと血流方向（平均速度Ｖの正
負）との組合わせ、またはパルサティリティーインデッ
クスＰＩのレベルと平均速度Ｖとの組合わせにしたがっ
て色信号へ変換することとしてもよい。

【００２７】また、操作者がパルサティリティーインデ
ックスＰＩのカラー２次元分布像上でマーカを操作して
指定した位置のパルサティリティーインデックスＰＩの
値を画面上に数値表示するようにしてもよい。

【００２８】また、従来の平均速度Ｖに基づく血流イメ
ージング像の各画素値に、その対応する位置のパルサテ
ィリティーインデックスＰＩの値を相関させる、例えば
パルサティリティーインデックスＰＩの値がある所定の
しきい値以上または以下の場合、それにしたがって各画
素の輝度、色相または彩度を変化させて当該画素を強調
して表示してもよい。なお、このときのしきい値のレベ
ルは自動または手動で調整可能としてもよい。

【００２９】また、図４に示すように、パルサティリテ
ィーインデックスＰＩのカラー２次元分布像ＩPIを、血
流イメージング像Ｉc と共に分割表示すれば、容易に両
者を比較することができ、これによって診断能を向上さ
せることができる。次に、第２の実施例について説明す
る。図５は、本実施例の構成を示すブロック図である。
なお、図５と図１の同一部分については同符号を付し、
詳細な説明は省略する。

【００３０】この図５と図１とを比較すれば分かるよう
に、本実施例は、いわゆる１ポイントドップラのための
スペクトラムドップラ部７０を有していて、この出力を
用いてパルサティリティーインデックスＰＩを計算す
る。以下に、このスペクトラムドップラ部７０の構成お
よびその出力について簡単に説明する。

【００３１】スペクトラムドップラ部７０は、図８に示
すように、Ｂモード像ＩB 上でトラックボールやマウス
等の入力装置を操作してサンプリングラインＳＬやサン
プル点ＳＰの位置およびサンプルボリュームＳＶの幅を
設定すると、その範囲内からのドップラ効果による偏移
周波数に対応した信号（以下「ドップラ信号」という）
を出力する。このため、スペクトラムドップラ部７０
は、サンプル点の深度に応じたタイミングでローパスフ
ィルタ２６ａ，２６ｂの出力にゲートをかけて、当該サ
ンプルボリュームＳＶからの信号をホールドするための
サンプルホールド部７１ａ，７１ｂと、サンプルホール
ド部７１ａ，７１ｂから入力する当該サンプルボリュー
ムＳＶの信号から血流成分だけを取り出すため低周波成
分を除去するハイパスフィルタ７２ａ，７２ｂおよび高
周波成分を除去するローパスフィルタ７３ａ，７３ｂ
と、そのローパスフィルタ７３ａ，７３ｂの出力を増幅
する増幅器７４ａ，７４ｂと、Ａ／Ｄ変換器７５ａ，７
５ｂと、このＡ／Ｄ変換器７５ａ，７５ｂから出力され
る複素信号に変換された受信信号を入力して周波数解析
であるフーリェ変換を行う高速フーリェ変換器（ＦＦ
Ｔ）７６とから構成されている。この高速フーリェ変換
器７６の出力は、例えば図６（ａ）に示すように、当該
サンプル点のドップラ効果による偏移周波数に対応した
ドップラ信号であって、このドップラ信号は、走査変換
手段３４と共に、インデックス計算部６１に供給され、
その計算結果、すなわちパルサティリティーインデック
スＰＩはＤ／Ａ変換器３８を介して表示手段３９に図８
に示すように数値表示される。

【００３２】次にインデックス計算部４２について説明
する。このインデックス計算部４２は上記第１の実施例
と同様、パルサティリティーインデックスＰＩを計算す
る処理部であるが、第１の実施例がＭＴＩ処理部２７の
出力信号を用いるのに対し、本実施例ではスペクトラム
ドップラ部７０の出力を用いるため、インデックス計算
部４２はパルサティリティーインデックスＰＩの計算処
理の前処理として図６（ａ）に示すようにスペクトラム
ドップラ部７０からのドップラ信号の波形をトレース
し、従来のピークラインと同様の周波数ラインＦＬを作
成する。このトレースは、例えば、各スペクトラムの最
高周波数をトレースする。

【００３３】この周波数ラインＦＬを用いて、第１実施
例と同様に、その変動周期（心拍周期）を検出し、同一
周期内の周波数ラインＦＬの最高値Ｆmax および最低値
Ｆmin を検出し、また当該周期内の平均値Ｆmeanを計算
し、これらを用いて上述の式（１）と同様の次式（６）
にしたがってパルサティリティーインデックスＰＩを計
算する。 ＰＩ＝（Ｆmax −Ｆmin ）／Ｆmean …（６） このように、パルサティリティーインデックスＰＩはス
ペクトラムドップラ部７０の出力からも計算することが
できる。次に以上のように構成された本実施例装置のパ
ルサティリティーインデックスＰＩの計算動作について
説明する。

【００３４】図６は、操作者が指定したあるサンプル点
ＳＰに関するスペクトラムドップラ部７０からインデッ
クス計算部４２に供給されるドップラ信号の経時的変化
に対するパルサティリティーインデックスＰＩの出力タ
イミングを示す図であり、図７は血流イメージングのた
めの超音波送信タイミングに対するパルサティリティー
インデックスＰＩのための超音波送信タイミングの一例
を示す図である。

【００３５】図７（ａ）に示すように、この血流イメー
ジング像上の所望の位置にサンプル点ＳＰおよびサンプ
ルボリュームＳＶを設定すると、電子走査装置アナログ
部１２による超音波ビームの送受信動作が図７（ｂ）に
示すように、基準信号としての超音波パルスに同期し
て、血流イメージング用の超音波パルスとパルサティリ
ティーインデックスＰＩ用の超音波パルスが交互に送信
される。なお、血流イメージング用の超音波パルスは、
例えば４回の送受信毎にその方向をＡからＺの順に変更
しながら走査され、一方、パルサティリティーインデッ
クスＰＩ用の超音波パルスは同一方向Ｃに送信される。
血流イメージング用の超音波パルスにより得られた受信
信号は、その方向毎にまとめられて、すなわち４パルス
毎にＭＴＩ演算部２７で演算処理され、１走査線分の血
流イメージングデータが作成され、走査変換手段３５に
送られ、一方、パルサティリティーインデックスＰＩ用
の超音波パルスにより得られた受信信号は所定数のパル
ス毎、例えば６４パルス毎にまとめられてスペクトラム
ドップラ部７０の高速フーリェ演算部７６で周波数解析
され、インデックス計算部４２に連続的に供給される。

【００３６】図６（ａ）に示すように、インデックス計
算部４２には高速フーリェ演算部７６からドップラ信号
が連続的に供給される。なお、時刻ｔ0 ，ｔ1 ，ｔ2 ，
ｔ3…は拍動タイミングを示している。

【００３７】まず、第１周期（時刻ｔ0 〜ｔ1 ）が経過
すると、直ちにインデックス計算部４２で、その第１周
期に供給されたドップラ信号の周波数ラインＦＬがトレ
ースされ、その第１周期内の最大値Ｆmax および最小値
Ｆmin が検出され、また平均値Ｆmeanが計算される。そ
して、Ｆmax 、Ｆmin およびＦmeanを用いて上記式
（６）にしたがって、第１のパルサティリティーインデ
ックスＰＩ1 が計算され、当該周期の終了時刻ｔ1 より
若干遅延した時刻ｔ1'' でその第１のパルサティリティ
ーインデックスＰＩ1 がＤ／Ａ変換手段３８に供給さ
れ、図８に示すように、その値が表示手段３９に表示さ
れる。

【００３８】第２周期（時刻ｔ1 〜ｔ2 ）以降について
も同様の処理がなされ、パルサティリティーインデック
スＰＩの計算終了に同期して、現表示のパルサティリテ
ィーインデックスＰＩと切換え表示される。操作者は、
このパルサティリティーインデックスＰＩの値や、この
値の変動の様子から当該指定サンプル点における血流状
態を推察することができる。

【００３９】このように、本実施例装置によれば、高速
フーリェ演算結果から、所望のサンプル点のパルサティ
リティーインデックスＰＩを十分なリアルタイム性能の
もと計算することができ、血流状態の診断に有用な情報
を提供することができる。

【００４０】なお、上記第２の実施例ではパルサティリ
ティーインデックスＰＩを数値表示していたが、この表
示方法は適宜変更すればよく、例えば図９（ａ）に示す
ようにパルサティリティーインデックスＰＩを時間経過
と共に表示したり、図９（ｂ）に示すようにレベル尺Ｌ
Ｓの当該値を矢印Ｙで示すようにしてもよい。

【００４１】また、インデックス計算部４２においては
時間的に連続して求められた複数のパルサティリティー
インデックスＰＩを平均処理して、新たな一のパルサテ
ィリティーインデックスＰＩを算出することとしても良
いし、複数周期内のドップラ信号を一のパルサティリテ
ィーインデックスＰＩの測定範囲としても良い。

【００４２】また、変動周期（心拍周期）を検出する方
法は、上記第２の実施例ではドップラ信号の周波数ライ
ンの変動の様子から検出しているが、心拍測定装置によ
り検査時に測定した心電データを流用してこの変動周期
を検出しても良い。

【００４３】また、上記実施例では上記式（６）にした
がってパルサティリティーインデックスＰＩを計算して
いるが、この計算式は式（６）に限定する必要はなく、
血流速度の変動が反映されるような式であればよく、例
えば、所定期間内の周波数ラインの変動の程度をその分
散σ² によって表してもよいし、または以下に示すよう
な式（７），（８），（９）であってもよい。 ＰＩ＝（Ｆmax −Ｆmin ）／Ｆmax …（７） ＰＩ＝Ｆmax −Ｆmin …（８） ＰＩ＝Ｆmax ／｜Ｆmin ｜ …（９）

【００４４】また、上記実施例では周波数ラインをドッ
プラ信号の各スペクトラムの最高周波数をトレースして
得ていたが、各スペクトラムの平均周波数をトレースし
て得てもよし、最高周波数の検出範囲を順流成分（Ｆｏ
ｒｗａｒｄ）、逆流分（Ｒｅｖｅｒｓｅ）または全成分
（Ｎｅｔ）のいずれかから選択するようにしてもよい
し、検出した最高周波数を手動もしくは自動で設定され
た流れの角度や開口長などで補正するようにしてもよ
い。

【００４５】また、上記実施例では、血流イメージング
用の超音波パルスをパルサティリティーインデックス用
の超音波パルスの間に送信し、パルサティリティーイン
デックスと共に血流イメージング像を得ていたが、血流
イメージング用の超音波パルスに代えてＢモード像用の
超音波パルスを送信しパルサティリティーインデックス
と共にＢモード像を得るようにしてもよいし、パルサテ
ィリティーインデックス用の超音波パルスを送信すると
きには、血流イメージング用の超音波パルスやＢモード
像用の超音波パルスの送信を停止し、パルサティリティ
ーインデックス用の超音波パルスの送信だけを行うよう
にしてもよい。次に、第３の実施例について説明する。
図１０は、本実施例の構成を示すブロック図である。な
お、図１０と図１の同一部分については同符号を付し、
詳細な説明は省略する。

【００４６】本実施例は、第２の実施例と同様に、サン
プル点ＳＰを設定し、そのサンプル点ＳＰのパルサティ
リティーインデックスＰＩを計算しようとするものであ
る。本実施例では、第２の実施例の図７（ｂ）と同様に
血流イメージング用の超音波パルスとパルサティリティ
ーインデックスＰＩ用の超音波パルスとを交互に送信
し、ＭＴＩ演算部２７で血流イメージング用の超音波パ
ルスにより得られた受信信号とパルサティリティーイン
デックスＰＩ用の超音波パルスにより得られた受信信号
とを別途処理する。血流イメージング用の超音波パルス
により得られた受信信号はその方向毎にまとめられて、
ここでは４パルス毎にＭＴＩ演算部２７で演算処理さ
れ、１走査線分の血流イメージングデータが作成され、
走査変換手段３５に送られる。一方、パルサティリティ
ーインデックスＰＩ用の超音波パルスにより得られた受
信信号は所定数のパルス毎、例えば６４パルス毎にまと
められてＭＴＩ演算部２７で演算処理され、その平均速
度演算部３１から平均速度Ｖがインデックス計算部４３
に連続的に供給される。

【００４７】インデックス計算部４３は、この指定した
サンプル点に関する平均速度Ｖを入力し、第１の実施例
と同様に、心拍周期を検出し、同一の心拍周期内に供給
された多数の平均速度Ｖの中の最大速度Ｖmax および最
小速度Ｖmin を検出し、また平均速度Ｖの平均値Ｖmean
を計測し、これらを上述の式（１）にしたがって、パル
サティリティーインデックスＰＩを計算する。このパル
サティリティーインデックスＰＩは、図８や図９と同様
に、表示手段３９に表示される。このように本実施例に
よっても、第２の実施例と同様に、所望のサンプル点に
ついてのパルサティリティーインデックスＰＩを計算し
表示することができる。

【００４８】なお、インデックス計算部においては時間
的に連続して求められた複数のパルサティリティーイン
デックスＰＩを平均処理して、新たな一のパルサティリ
ティーインデックスＰＩを算出することとしても良い
し、複数周期内の平均速度（Ｖ）を一のパルサティリテ
ィーインデックスＰＩの測定範囲として、その中のから
平均速度（Ｖ）のＶmax ，Ｖmin を検出し、且つこの複
数周期内の平均速度（Ｖ）を加算平均することで平均
（Ｖmean）を求めてからパルサティリティーインデック
スＰＩを計算しても良い。

【００４９】また、変動周期（心拍周期）を検出する方
法は、上記実施例では平均速度演算部３１からの平均速
度Ｖの変動の様子から検出しているが、心拍測定装置に
より検査時に測定した心電データを流用してこの変動周
期を検出しても良い。

【００５０】また、上記実施例では上述の式（１）にし
たがってパルサティリティーインデックスＰＩを計算し
ているが、この計算式は式（１）に限定する必要はな
く、血流速度の変動が反映されるような式であればよ
く、例えば、所定期間内の平均速度Ｖの変動の程度をそ
の分散σ² によって表してもよいし、または上述の式
（２），（３），（４）であってもよい。

【００５１】また、上記実施例では平均速度演算部３１
からの平均速度Ｖだけを用いてパルサティリティーイン
デックスＰＩを計算しているが、この平均速度Ｖと共に
分散演算部３２の分散σ² を用いて、上述の式（５）に
したがってその最高速度ｖmax を一旦計算し、その最高
速度ｖmax を上述の平均速度Ｖと同様に取扱いパルサテ
ィリティーインデックスＰＩを計算するしてもよい。

【００５２】また、インデックス計算部４３に供給され
る平均速度Ｖは、図１１（ａ）に示すように、所定数の
パルサティリティーインデックスＰＩ用の超音波パルス
毎にＭＴＩ演算部２７で演算してもよいし、その演算対
象を図１１（ｂ）に示すようにシフトしてもよい。

【００５３】また、血流イメージング用の超音波パルス
とパルサティリティーインデックスＰＩ用の超音波パル
スとの送信タイミングを、図１２に示すように、血流イ
メージングの一走査線に必要な回数の超音波パルスの送
受信の間隔に、パルサティリティーインデックスＰＩを
計算するに必要な回数の超音波パルスの送受信を介入す
るようにしてもよし、血流イメージング像をフリーズし
血流イメージングのための送受信動作を中断してパルサ
ティリティーインデックスＰＩのための送受信動作だけ
を行うようにしてもよい。次に第４の実施例について説
明する。図１３または図１４は、本実施例の構成を示す
ブロック図であり、図１または図５と同一部分について
は同符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００５４】本実施例は、図１３、図１４に示すよう
に、ＭＴＩ演算部２７の平均速度演算部３１、スペクト
ラムドップラ部７０にそれぞれ、高速フーリエ変換処理
（ＦＦＴ）を行うインデックス計算部４４、上述した周
波数ラインのトレース処理およびその周波数ラインを高
速フーリエ変換処理（ＦＦＴ）を行うインデックス計算
部４５を接続した構成であり、周波数ラインまたは平均
速度Ｖの波形を周波数軸上で表現することによって、周
波数ラインまたは平均速度Ｖの波形の変動に応じたイン
デックスを出力することができる。本実施例によっても
上記第１の実施例や第２の実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

【００５５】以上のように、本実施例に係る超音波ドッ
プラ診断装置によれば、ドップラ偏移周波数の時間経過
に伴う時間変化を表すインデックスまたはそのカラー２
次元分布像を、血流イメージング像や断層像と共に表示
することができ、それによって血流動態の異常を簡単に
発見することができ診断能を向上することができる。な
お、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少なく
とも１心拍期間における最高速度と最低速度とからパル
サリティーインデック、つまり血流速度の時間経過に伴
う変動の程度を定量化したインデックスを十分なリアル
タイム性能のもとで多点にわたって計測し、パルサリテ
ィーインデックに関するカラー２次元分布画像を血流画
像とともに表示することができるので、血流動態の異常
を容易に発見することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の構成を示すブロック図。

【図２】図１に示すインデックス計算部の動作を説明す
る図。

【図３】図１に示す表示手段に表示されるパルサティリ
ティインデックスの２次元分布像の一例を示す図。

【図４】図１に示す表示手段の表示方法の一例として図
３に示すパルサティリティーインデックスの２次元分布
像と血流イメージング像との分割表示を示す図。

【図５】第２の実施例の構成を示すブロック図。

【図６】図５に示すインデックス計算部の動作を説明す
る図。

【図７】パルサティリティーインデックスのための超音
波送受信タイミングの一例を示す図。

【図８】図５に示す表示手段に表示されるパルサティリ
ティインデックスの表示例を示す図。

【図９】図５に示す表示手段に表示されるパルサティリ
ティインデックスの他の表示例を示す図。

【図１０】第３の実施例の構成を示すブロック図。

【図１１】図１０に示すＭＴＩ演算部の演算対象範囲の
一例を示す図。

【図１２】パルサティリティーインデックスのための超
音波送受信タイミングの一例を示す図。

【図１３】第４の実施例の一構成を示すブロック図。

【図１４】第４の実施例の他の構成を示すブロック図。

【図１５】従来のパルサティリティーインデックス計算
方法を説明する図。

【符号の説明】

１１…プローブ、１２…電子走査装置アナログ部、２４
ａ，２４ｂ…ミキサ、２６ａ，２６ｂ…ローパスフィル
タ、２７…ＭＴＩ演算部、４１…インデックス計算部、
３４，３５…走査変換手段、３６…カラー情報変更手
段、３７…マルチプレクサ、３８…Ｄ／Ａ変換手段、３
９…表示手段。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−95947（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−200025（ＪＰ，Ａ) 遠藤勝英、”臍帯動脈血流速度波形解 析による胎児管理”、慶應医学、1989 年、第66巻、第２号、第433〜443頁 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体内に対して超音波を送受波する超音
   波プローブと、 前記超音波プローブにより受波された超音波の信号に基
   づいて、前記生体内にある運動体の速度情報を多点にわ
   たって求める手段と、前記速度情報に基づいて血流画像を生成する手段と、 前記速度情報に基づいて少なくとも１心拍期間における
   最高速度と最低速度とを求め、この最高速度と最低速度
   とからパルサリティーインデックを多点にわたって求め
   る手段と、前記パルサリティーインデックに基づいて前記パルサリ
   ティーインデックに関するカラー２次元分布画像を生成
   する手段と、 前記カラー２次元分布画像を前記血流画像とともに表示
   する手段とを 具備したことを特徴とする超音波ドップラ
   診断装置。
2. 【請求項２】 前記パルサリティーインデックは、前記
   最高速度と前記最低速度との差であることを特徴とする
   請求項１記載の超音波ドップラ診断装置。
3. 【請求項３】 前記パルサリティーインデックは、前記
   最高速度と前記最低速度との差を、前記心拍期間におけ
   る平均速度又は最高速度で正規化したものであることを
   特徴とする請求項１記載の超音波ドップラ診断装置。
4. 【請求項４】 前記パルサリティーインデックは、前記
   最高速度と前記最低速度との比であることを特徴とする
   請求項１記載の超音波ドップラ診断装置。