JPH03289947A

JPH03289947A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH03289947A
Application number: JP2089808A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 武史佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1991-12-19
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2938125B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、特に超音波エコーのドプラ情報から被検体内
の血流情報を求め、これを２次元表示する超音波診断装
置に関する。

（従来の技術）超音波診断法では、Ｂモード像、Ｍモード像、ドプラ効
果を利用した生体内の移動物体の移動に伴うカラー・ド
プラ像等を用いて診断に供するようにしている。

超音波ドプラ法は、生体内の移動物体の移動に伴う機能
情報を得て映像化する方法であり、これを以下説明する
。すなわち、超音波ドプラ法は、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上記物体の移動速度に
比例して偏移する超音波ドプラ効果を利用したものであ
る。具体的には超音波レートパルスを生体に送波し、そ
の反射波エコーの位相変化よりドプラ効果による周波数
偏移を得ると、そのエコーを得た深さ位置における移動
物体の運動情報を得ることができる。

この超音波ドプラ法によれば、生体内における位置での
血流の流れの向き、乱れているか整っているかの流れの
状態を知ることができる。

次にこの超音波ドプラ法を適用した装置について説明す
る。まず超音波受信信号から血流情報を得るためには、
送信回路により超音波探触子を駆動しである方向に超音
波を所定回数繰り返し送波し、受波された受信信号を直
交位相検波回路により検波して血球によるドプラ偏移信
号とクラッタ成分とからなる信号を得る。この信号をデ
ィジタル信号化し、フィルタによりクラッタ成分を除去
し、血流によるドプラ偏移信号はリアルタイムでカラー
ドプラ像を得るために高速の周波数分析回路により周波
数分析し、ドプラ偏移の平均値、ドプラ偏移の分散値、
ドプラ偏移の平均強度などを得る。

また周波数分析回路に内蔵された自己相関器等により血
流の速度カラーフローマツピング像を得、ＴＶモニタに
２次元血流情報を表示している。また最近では、カラー
・ドプラ像が、心臓のみならず、腹部の血管や末梢血管
等の血流速度の遅い部位の診断にも使われている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の２次元血流情報を観察する超音波
診断装置にあっては、次のような問題がある。上述した
如く２次元血流情報を得るためには、１つの超音波ラス
タに対して複数回レートの超音波送受信を行なう必要が
あり、また流速の遅い血流を観察するためには、１つの
超音波ラスタに対して長い時間、観測しなければならな
い。

従って、１フレームを構成する時間が長くなり、腹部の
血流診断に使用する場合、通常では毎秒４枚乃至１０枚
程度のフレームの画像をＴＶモニタに表示していた。

ところが、人間がなめらかにしかも見易い画像として観
察するには、少なくとも毎秒３０枚程度のフレームが必
要であり、上述した４枚乃至１０枚程度のフレーム数で
は画像のつながりが悪く、また画像がみにくいものとな
っていた。

そこで本発明の目的は、なめらかで見易い超音波画像を
得る超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決する為の手段）本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。本発明は、被検体に対して超音波を
送受波して得た受波信号に基づき断層像を得ると共に、
血流によるドプラ偏移信号を検出しフィルタでドプラ信
号を検出して２次元の血流情報を得、これら診断情報を
記憶手段を介して表示する超音波診断装置において、前
記記憶手段は、順次フレーム単位で入力する前記診断情
報を書込む複数のフレームメモリと、これらフレームメ
モリから現フレーム及び前フレームの診断情報を読み出
す手段と、この手段で読み出した現フレーム及び前フレ
ームの診断情報に対して補間を行なう補間手段とを備え
たことを特徴とする。

また記憶手段は、順次フレーム単位で入力する前記血流
情報を書込む複数のフレームメモリと、これらフレーム
メモリから現フレーム及び前フレームの血流情報を読み
出す手段と、この手段で読み出した現フレーム及び前フ
レームの血流情報を比較し血流の折り返りを判定する判
定手段と、この判定手段の結果に応じて前記読出し手段
で読み出した現フレーム及び前フレームの血流情報に対
して各種の補間を行なう補間手段とを備えたことを特徴
とする特（作　用）このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。断層像情報及び２次元の血流情報からなる診断
情報を複数のフレームメモリに交互に書込み、現在のフ
レームの診断情報と前のフレームの診断情報とを補間す
るので、これらフレーム間の中間のフレームの診断情報
を生成することができる。これによりフレーム数が従来
のフレーム数よりも数倍も向上できるので、超音波画像
がなめらかになり、見易いものとなる。

また血流の折り返りを判定するので、折り返りがある場
合には、補間フレームの生成に際し、折り返りを考慮し
た補間が行なわれるので、適切な補間フレームの生成を
行なえる。なお一般に補間した画像が正しいかどうか（
すなわち補間した画像と実際にその時間にサンプリング
した画像が同じかどうか）は、原信号をサンプリングし
た時に、サンプリング定理を満足していれば、補間した
画像は、正しいということが知られている。

（実施例）以下、本発明の具体的な実施例を説明する。

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図である。

超音波診断装置は、超音波探触子１．送信系２としてパ
ルス発生器２Ａ、送信遅延回路２Ｂ、パルサーＣ，受信
系３としてプリアンプ３Ａ、受信遅延回路３．加算器３
Ｃを有する。また装置は、Ｂモード処理系４として対数
増幅器、包絡線検波回路４Ｂ、Ａ／Ｄ　（アナログ・デ
ィジタル変換）４Ｃ，ＣＦＭ（カラーフローマツピング
）処理系５として位相検波回路５Ａ、Ａ／Ｄ５Ｂ、ＭＴ
Ｉフィルタ５Ｃ，自己相関器５Ｄ、演算部５Ｅを有する
。さらには装置は、表示系６としてＤＳＣ（ディジタル
φスキャンｅコンバータ）６Ａ、カラー処理部６Ｂ、Ｄ
／Ａ６Ｃ，カラーモニタ６Ｄ。

制御系７として操作５Ｗ７Ａ、　　コントローラ７Ｂを
有している。

前記超音波探触子１は、複数の圧電振動子を併設してな
り、これらの振動子により被検体に対して超音波パルス
を送受波する。

前記パルス発生器２Ａは、レートパルスを発生し、この
レートパルスを送信遅延回路２Ｂに出力する。

前記送信遅延回路２Ｂは、前記パルス発生器２Ａから入
力するレートパルスに対して、所定の方向に超音波ビー
ムを収束させるべく振動子ごとに所定の遅延時間を与え
、この遅延されたレートパルスをパルサー２０に出力す
る。パルサー２Ｃは、前記遅延されたレートパルスに基
づき前記超音波探触子１の各々の振動子を所定回数だけ
繰り返し駆動する。

すなわち、前記超音波探触子１はパルサー２０により送
信駆動されると、超音波探触子１から図示しない生体に
送波される超音波パルスは、生体内で流動する血流によ
るドプラ偏移をともなう受信信号となり、前記超音波探
触子１の同一振動子に受波される。

そしてプリアンプ３Ａは、前記受信信号を所定のレベル
まで増幅し、受信遅延回路３Ｂに出力する。この受信遅
延回路３Ｂにより前記送信遅延回路２Ｂで与えた遅延時
間を元に戻すような遅延時間を、各々の振動子からの受
信信号に与える。

そして加算器３Ｃは、各振動子からのそれぞれの受信信
号を加算合成する。さらに加算器３Ｃの出力は、Ｂモー
ド処理系４とＣＦＭ処理系５に人力する。

まず、Ｂモード処理系４では、コントローラ７Ｂの制御
の下で、次のような処理を行なう。対数増幅器４Ａは、
前記加算器３Ｃから出力される受信信号を対数増幅し、
包路線検波回路４Ｂに出力する。包路線検波回路４Ｂは
、前記対数増幅器４Ａからの信号の包絡線を検波する。

しかるのち、包路線検波回路４Ｂからの検波出力を、Ａ
／Ｄ４Ｃによりディジタル信号に変換し、断層像エコー
（白黒Ｂモード像）としてＤＳＣ６Ａに出力する。

一方、ＣＦＭ処理系５では、コントローラ７Ｂの制御の
下で、次のような処理を行なう。位相検波回路５Ａは、
前記加算器３Ｃから所定回数繰り返し送波したレートパ
ルスによる受信信号を入力する。

位相検波回路５Ａは、前記受信信号を直交位相検波し、
図示しないローパスフィルタにより高周波数成分を除去
してドプラ偏移信号、すなわち血流像のためのドプラ検
波出力を得る。このドプラ検波出力には血流情報以外に
心臓の壁等のように動きの遅い物体からの不要な反射信
号（クラッタ成分）も含まれている。

さらに前記ドプラ検波出力は、Ａ／Ｄ　５　Ｂによりデ
ィジタル態様の信号に変換されて、ＭＴＩフィルタ５Ｃ
に入力する。

ＭＴＩとは、レーダで使用されている技術でＭｏｖｉｎ
ｇ　Ｔ　ａｒｇｅｔ　　Ｉ　ｎｄｉｃａｔｏｒの略であ
り、移動目標だけをドプラ効果を利用して検出する方法
である。したがって、ＭＴＩフィルタ５Ｃは、前記Ｎ回
のレートパルスにおける同一ビクセル間の位相変化によ
り血流の動きを検出し、クラッタを除去する。

次にクラッタを除去した信号を周波数分析するには、自
己相関器５Ｄが用いられる。この自己相関器５Ｄは周波
数分析法の一種であり、２次元の多点の周波数分析をリ
アルタイムで行なう必要性から用いられ、ＦＦＴ法より
も演算数が少なくて済むという利点を有する。

演算部５Ｅは内部に平均速度演算部２分散演算部、パワ
ー演算部を有している。平均速度演算部は平均ドプラシ
フト周波数ｆｄを求め、分散演算部は分散σ２を求め、
パワー演算部はトータルノくワーＴＰを求める。

このトータルパワーＴＰは、血流から散乱エコーの強度
に比例するが、ＭＴＩフィルタ５Ｃのカットオフ周波数
以下に相当する移動物体からのエコーは除かれる。

さらに前記演算部５Ｅからの血流情報は、ＤＳＣ６Ａに
入力され、カラー処理回路６Ｂによりカラー情報に変換
される。すなわちカラー処理回路６ＢによりＶ−σ２表
示の場合には、超音波探触子１に近づく流れは赤色系に
変換され、探触子１から遠ざかる流れは前糸に変換され
る。また平均速度の大きさは輝度の違いにより表現され
、速度分散は色相により表現される。

かくして血流情報はＢモード像情報と共にＤＳＣ６Ａに
おいて走査変換され、カラー処理回路およびＤ／Ａ　６
　Ｃを介してカラーモニタ６Ｃに出力され、これにより
カラー表色される。

次に本実施例の特徴とする部分について説明する。第２
図は前記ＤＳＣ６Ａの詳細を示す図である。第３図はフ
レームメモリ１１〜１３へのデータの書き込みまたは読
み出しとデータ補間を説明するための図、第４図はフレ
ーム間のデータ補間を説明するための図である。

第２図において、ＤＳＣ６Ａは、３つフレームメモリ１
１〜１３．制御手段としてのマルチプレクサ１４．１７
（以下ＭＵＸという。）１判定手段としての折り返り判
定器１５．補間手段としての補間器１６からなっている
。

前記３つのフレームメモリ１１，１２．１３は、前記コ
ントローラ７Ｂから入力する制御信号ｓ１の制御の下に
、第３図に示すように順次フレーム単位で入力する前記
Ｂモード像データ及びドプラデータを書込む。これらフ
レームメモリ１１〜１３の出力側はＭＵＸ１４の入力側
にそれぞれ接続されている。

ＭＵＸ１４は、前記複数のフレームメモリ１１〜１３か
ら現フレーム及び１フレーム前の血流情報Ｆ、、Ｆ２を
読み出す。例えばフレームメモリ１１にデータＷ３を書
き込んでいるときには、フレームメモリ１２１３からデ
ータＲ１，Ｒ２を読み出し、これらのデータをＭＵＸ１
７．折り返り判定器１５．補間器１６に出力する。同様
に次フレームでは、フレームメモリ１２に順次入力する
データを書き込むときには、フレームメモリ１３．１１
からデータＲ２，Ｒ３を読み出す。同様に順次１つのフ
レームメモリにデータを書き込み、その他の２つのフレ
ームメモリからデータを読み出す。

次に折り返り判定器１５について説明する。ここで第５
図に示すように血管内の血流方向に対して、超音波探触
子１に近づく流れを順方向とし、超音波探触子１から遠
ざかる流れを逆方向とする。

そして第６図に示すように６ビツトからなる流速データ
（０〜６３）の中央値３２を流速０とし、０〜３２を逆
方向の流速（青果）、３２〜６３を順方向の流速（赤系
）と定義する。

第７図は血流による折り返りを説明するための図である
。折り返りが発生していない場合には、０〜６３にはい
っているデータＦ、、Ｆ２の補間データは、データＦＩ
２となる。しかし折り返りが発生した場合には、例えば
Ｆ２が（Ｆ２＋６４）となるＦ２　に移動するので、補
間データは、ＦＨの位置になる。しかし、この値が６４
以上であることから、折り返って下位６ビツトの値、す
なわち（ＦＨ−６４）の値ＦＬとなる。

このように折り返り判定器１５は、前記ＭＵＸ１４から
入力するデータＦ、、Ｆ２を比較し、データＦ、、Ｆ２
の差の絶対値があるスレッシュホールド・レベルよりも
大きく、かつ符号が異なる場合には、血流による折り返
りと判定し、折り返りを指令する情報を前記補間器１５
に出力する。

ここでは、スレッシュホールド・レベルは、全体値の３
／８程度が適当であり、６４データの場合では２４が良
い。折り返り判定器１５は、例えば加算器、　　Ｅ　ｘ
ｃｌｕｓｉｖｅ　　ＯＲゲート、比較器であっても良い
。

前記補間器１６は、前記折り返り判定器１５の判定結果
に応じて、前記ＭＵＸ１４から出力される現フレーム及
び前フレームの血流情報に対して各種の補間を行なう。

補間器１６は、加算器または乗算器で実現できる。

まず、前記折り返り判定器１５の判定結果、折り返りが
発生していない場合について説明する。

補間器１６により例えば読み出されたデータＲ１及びＲ
２に基づき、第４図に示すように補正フレーム（Ｒ１＋
Ｒ２）／２を生成する。この場合、フレーム上で比較的
右寄りの血管部分に１と比較的左寄りの血管部分に２と
をもとに中央部に位置した血管部分に１□が生成される
。同様に順次隣接するフレーム間の補間を行なうことに
より、補間フレームを生成していく。

このようにして得た補間フレームのデータと前記ＭＵＸ
１４から出力される現フレームのデータ及び前フレーム
のデータをＭＵＸ１７により第３図に示すように時系列
的にカラー処理回路６Ｂに出力していく。このようにす
れば、補間フレームを挿入できるので、従来のフレーム
数よりも２倍のフレーム数となる。すなわち毎秒約５フ
レームだった画像が２倍の１０フレームで表示されるの
で、画像かなめらかになり、見易い画像を得ることがで
きる。

次に前記補間器１６は、折り返り判定器１５の判定結果
により折り返りが発生している場合には、第７図に示す
ように（Ｆ＋　＋　（Ｆ２　＋６４）ｌ　／２の下位６
ビツトのデータＦＬを出力する。このように、補間フレ
ームのデータ生成に際し、折り返りを考慮した補間が行
なわれるので、適切な補間フレームのデータ生成を行な
える。

次に本発明の第２の実施例を説明する。第８図は前記第
２の実施例の主要部としてＤＳＣ内に設けられた補間器
１６ａを示す概略構成図である。

この補間器１６ａは、１６に×８ビットのリード・オン
リー・メモリ（ＲＯＭ）からなり、前記第１の実施例で
行なった折り返りの判定、フレーム補間、ＭＵＸ１４．
１７の制御を行なうものである。すなわちＲＯＭ１６ａ
は、６ビツトからなる隣接した２つのフレームの流速デ
ータを入力し、２ビツトからなる切換信号に応じて、以
下の示すような４つの補間データを生成する。

（１）まず、第９図に示すようにＦ、≧Ｆ２の場合には
、 ■切換信号が００である時、ｉＦ＋＋（Ｆ２　＋６４）ｌ　／４の下位６ビツトのデータＦＬ
を出力する。

■切換信号が０１である時、（Ｆ、　十（Ｆ２＋６４）
ｌ　／２の下位６ビツトのデータＦＬを出力する。

■切換信号が１０である時、（Ｆ＋＋３（Ｆ２　＋６４
）ｌ　／４の下位６ビツトのデータＦＬを出力する。

■切換信号が１１である時、Ｆ２の下位６ビツトを出力
する。

（２）次に第１０図に示すようにＦ、＜Ｆ２の場合には
、 ■切換信号が００である時、＋３（ＦＩ＋６４）＋Ｆ２
）／４の下位６ビツトのデータＦＬを出力する。

■切換信号が０１である時、（（Ｆ１＋６４）十Ｆ　２
　）　／　２の下位６ビツトのデータＦＬを出力する。

■切換信号が１０である時、（（Ｆ１＋６４）＋３Ｆ２
１／４の下位６ビツトのデータＦＬを出力する。

このように２つのフレームのデータを加重平均処理すれ
ば、折返りに応じて４倍の補間が行なえる。

これによりフレーム数が従来のフレーム数よりも４倍と
なるので、超音波像がさらになめらかになり、画像がさ
らに見易いものとなる。また血流の折り返りを切換信号
で判定するので、折り返りに応じて適切な補間フレーム
の生成を行なえる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。上述した実施例では、断層像（Ｂモード像）とカラー
ドプラ像とを表示したＢＤＦ画像についてカラー・ドプ
ラ像を説明したが、断層像においても実施可能である。

この場合、折り返りは考慮する必要がないので、補間回
路のみで実現可能である。また前記ＢＤＦ画像にＦＦ７
画像を加えたＢＤＦ画像画像／ＦＦ像画像本発明は適用
できる。要するに本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効果コ本発明によれば、断層像情報及び２次元の血流情報から
なる診断情報を複数のフレームメモリに交互に書込み、
現在のフレームの診断情報と前のフレームの診断情報と
を補間するので、これらフレーム間の中間のフレームの
診断情報を生成することができる。これによりフレーム
数が従来のフレーム数よりも数倍も向上できるので、超
音波画像がなめらかになり、見易いものとなる。

また血流の折り返りを判定するので、折り返りがある場
合には、補間フレームの生成に際し、折り返りを考慮し
た補間が行なわれるので、適切な補間フレームの生成を
行なえる超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は前記装置内に設けられたＤＳＣの
詳細を示す図、第３図及び第４図は前記ＤＳＣ内の補間
器の作用を説明するための図・、第５図は血管における
血流の順流及び逆流を示す図、第６図は流速データの順
流及び逆流の割り付けを示す図、第７図は血流による折
り返りを説明するための図、第８図乃至第１０図は本発
明の第２の実施例を説明するための図である。１・・・超音波探触子、２Ａ・・・パルス発生器、２Ｂ
・・・送信遅延回路、２Ｃ・・・パルサ、３Ａ・・・プ
リアンプ、３Ｂ・・・受信遅延回路、３ｃ・・・加算器
、４Ａ・・・対数増幅器、４Ｂ・・・包路線検波回路、
４Ｃ・・・Ａ／Ｄ、５Ａ・・・位相検波回路、５Ｂ・・
・Ａ／Ｄ、５Ｃ・・・ＭＴＩフィルタ、５Ｄ・・・自己
相関器、５Ｅ・・・演算部、６Ａ・・・ＤＳＣ，６Ｂ・
・・カラー処理回路、６Ｃ・・・Ｄ／Ａ、６Ｄ・・・カ
ラーモニタ、１１〜１３・・・フレームメモリ、１４１
７・・・ＭＵＸ。１５・・・折り返し判定器、１６・・・補間器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体に対して超音波を送受波して得た受波信号
に基づき断層像情報を得ると共に、血流によるドプラ偏
移信号を検出しフィルタでドプラ信号を検出して２次元
の血流情報を得、これら診断情報を記憶手段を介して表
示する超音波診断装置において、前記記憶手段は、順次
フレーム単位で入力する前記診断情報を書込む複数のフ
レームメモリと、これらフレームメモリから現フレーム
及び前フレームの診断情報を読み出す手段と、この手段
で読み出した現フレーム及び前フレームの診断情報に対
して補間を行なう補間手段とを備えたことを特徴とする
超音波診断装置。
（２）被検体に対して超音波を送受波して得た受波信号
に基づき血流によるドプラ偏移信号を検出しフィルタで
ドプラ信号を検出して２次元の血流情報を得、この血流
情報を記憶手段を介して表示する超音波診断装置におい
て、前記記憶手段は、順次フレーム単位で入力する前記
血流情報を書込む複数のフレームメモリと、これらフレ
ームメモリから現フレーム及び前フレームの血流情報を
読み出す手段と、この手段で読み出した現フレーム及び
前フレームの血流情報を比較し血流の折り返りを判定す
る判定手段と、この判定手段の結果に応じて前記読出し
手段で読み出した現フレーム及び前フレームの血流情報
に対して各種の補間を行なう補間手段とを備えたことを
特徴とする超音波診断装置。