JPH0779975A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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Publication number
JPH0779975A
JPH0779975A JP5229176A JP22917693A JPH0779975A JP H0779975 A JPH0779975 A JP H0779975A JP 5229176 A JP5229176 A JP 5229176A JP 22917693 A JP22917693 A JP 22917693A JP H0779975 A JPH0779975 A JP H0779975A
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JP
Japan
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injection
contrast agent
ultrasonic diagnostic
diagnostic apparatus
measurement
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Application number
JP5229176A
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English (en)
Inventor
Shinji Kishimoto
眞治 岸本
Hiroshi Kanda
浩 神田
Jun Tauchi
潤 田内
Hiroya Kondo
寛也 近藤
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 超音波造影剤注入時のCFM機能の実現をは
かり、かつ造影剤注入の有無によりCFM機能を切換え
て、その注入の有無に応じたCFM表示の実現をはか
る。 【構成】 Bモード断層像を得るための第1の計測及び
被検体の血管への超音波造影剤の注入の有無によりそれ
ぞれ別々に計測する第2の計測とより成る計測手段1,
2と、第1の計測からBモード断層像を求める断層像算
出手段2と、第2の計測から造影剤の注入の有無による
ゲイン切換えのもとにドプラ信号を抽出するドプラ演算
手段21,3と、このドプラ信号から造影剤注入の有無
による固定物の除去を行い造影剤の注入の有無による血
流ドプラ信号を検出し、この信号から速度等を算出する
CFM演算手段32〜34と、算出手段2で求めたBモ
ード断層像とCFM演算手段で求めた速度等とを造影剤
の注入の有無に応じて重畳21し、この重畳で得た画像
データを画像メモリに格納するDSC手段4等と、5よ
り成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カラーフローマッピン
グ(CFM)機能を有する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ドプラ計測法は、血流からの超音波の反
射波が血流の速さに応じて周波数偏移するというドプラ
効果を利用した血流計測法である。ドプラ計測法には、
超音波を連続的に放出して計測する連続波ドプラ計測法
と、バースト波の超音波を間欠的に放出して計測するパ
ルスドプラ計測法とがあり、CFMは、パルスドプラ計
測法で得た血流に係る周波数偏移の分布を、超音波断層
像の断層面上で求め、これを断層面に重ねてカラー表示
させようとするものである。これによって、断層像上で
の血流の2次元マッピングが可能となる。
【0003】図2には、このCFM機能を持つ超音波診
断装置の構成図を示す。この装置は、探触子1と、超音
波診断部100と、それを制御する制御回路7と、入力
器であるパネル8と、より成る。パネル8はオペレータ
によって操作(例えば、CFM機能モード指定やBモー
ド指定等)され、制御回路7はその指示や入力データを
受け入れ超音波診断部100の各回路2、3、4、6、
20、21、30、31の制御を行う。C1……Cnがそ
の制御信号となる。この制御には、タイミング制御と処
理制御とがあるが、それらは各回路の実体による。
【0004】超音波本体部2は、探触子1からのBモー
ド超音波計測によりBモード断層像データを算出(再構
成)する。更に、超音波本体部2は、パルスドプラ計測
を行い、このドプラ計測信号をドプラ演算器3へ送る。
ドプラ演算器3は、ドプラ計測信号の前後の計測値の位
相の変化からドプラ信号(実数部と、虚数部との2つの
信号より成る)を求める。
【0005】このドプラ演算器3は、図2に示すように
ミキサ24、25、LPF26、27、発振器29、9
0゜位相器28より成る。ドプラ計測信号と発振器29
の発振出力とのミキシングをミキサ24で行い、更にド
プラ計測信号と発振出力に90゜位相差を持つ信号との
ミキシングをミキサ25で行い、その周波数差分及び加
算分を各々ミキサ出力として出す(一種の中間周波
化)。ミキサ24出力が実数部、ミキサ25出力が虚数
部として扱われる。各々をLPF26、27で加算分に
よる高周波成分の除去を行い、周波数差分のみを取り出
す。この周波数差分がドプラによる位相偏移を示すこと
になる。尚、血流が近づくか遠ざかるかの区別をするた
めにLPF26、27の出力側にもう一段ミキシング手
段を設ける例もある(ベースシフト化)。
【0006】ドプラ演算器3で得たドプラ信号はAD変
換器30、31でディジタル信号に変換され、FFT2
0及びCFM回路6へと導かれる。FFT(高速フーリ
エ変換部)20では、ドプラ信号の周波数分析を行い、
そのスペクトルをDSC(ディジタル スキャン コン
バータ)4へ送る。DSC4は、この周波数スペクトル
を輝度に変換し、画像メモリ上の必要な表示位置に格納
する。
【0007】CFM回路6は、MTI(ムービング タ
ーゲット インディケータ)回路32、33、CFM演
算部34とより構成されている。MTIフィルタ32、
33は、血流壁等の固定部分(構造物)に関する信号の
除去を行い、動きのある血流に関するドプラ信号の抽出
を行う。MTIフィルタ32、33は、速度と反射強度
とをパラメータとしての抽出処理を行うものである。C
FM演算部34は、MTIフィルタ32、33の出力で
ある血流ドプラ信号から、血流の速度f(平均流速のこ
と。いわゆるドプラシフト周波数)、分散σ2、強度p
とを下式により算出する。
【0008】
【数1】 この算出は、血流の各点(位置)毎に行う。
【0009】重畳回路21は、既にDSC4内の画像メ
モリに格納したBモード断層像データとを各点毎に読み
出し、この読み出した各点毎のBモード断層像データと
CFM演算部34の各点毎の演算出力(f、σ2、p)
との重ね合わせをする。重ね合わせとは、CFM演算出
力のある画素についてはCFM演算出力を優先してカラ
ー表示させるべく選択すること(併せてこの画素のBモ
ード断層像データは消し去ること)、CFM演算出力が
ない画素についてはBモード断層像データをそのまま表
示させるべく選択すること、これ以外にBモード断層像
データが存在し且つCFM演算出力が存在する如き場合
があるがその際には一定の判定基準を与えておき、その
基準に従ってBモード断層像データかCFM演算出力か
のいずれかを選択すること、である。以上の選択したB
モード断層像データ又はCFM演算出力は、再びDSC
4内の画像メモリの読み出し同一位置に書き込む。
【0010】DSC4は、超音波本体部2からのBモー
ド断層像データを取り込み、画像メモリ上の対応各点の
画素位置に次々に書き込む。この一度書き込んだデータ
は、重畳回路21に再び送られCFM出力との選択を行
った後で再び同一画素位置に書き込まれる。かくして画
像メモリ上には、Bモード断層像及び血流部分に存在す
るCFMカラー画像とが格納されたことになる。一方、
FFT20の出力は画像メモリ上に格納されるが、一般
にFFT20の出力はBモード断層像と別表示エリアに
表示する例が多い。そのため、画像メモリ上ではその別
表示エリア対応の画素位置にFFT20の出力を格納す
る。
【0011】モニタ回路5は、この画像メモリの内容の
表示を行う。これにより、CFM表示がなされる。
【0012】以上の構成によって、Bモード超音波断層
像の表示を行うと共に、この断層面に直角方向の血流の
速度、分散、強度を併せてカラー表示できることになっ
た。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ドプラ計測にあって
は、血管壁からの信号成分の振幅に比して血流による信
号成分の振幅は極めて小さい。これは、血流による信号
成分が血液内の血球からの反射信号から得られ且つその
血球そのものの大きさや数が限られているためである。
そこで、血球からの反射信号の振幅を大きくするために
開発されたのが、超音波反射強度を大にする超音波造影
剤である。この超音波造影剤を血管内に注入して血球に
付着させ、造影剤付着の血球をドプラ計測することで、
造影剤からの強い反射信号を計測し、振幅の大きいドプ
ラ信号を得る。
【0014】然るに、従来のCFM機能を持つ超音波診
断装置は、超音波造影剤を注入した場合の考慮は全くさ
れていない。即ち、血球からの反射信号の振幅は極めて
小さいとの前提のもとに、ドプラ回路、CFM回路、D
SC回路は構成されており、血球からの反射信号が極め
て大きくなるとの考え方は全くないのである。
【0015】本発明の目的は、超音波造影剤を注入して
のドプラ計測及びCFM機能を達成可能にする超音波診
断装置を提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、超音波造影剤
注入によるパルスドプラ計測に際し、このパルスドプラ
計測からCFM機能の処理を可能なように、超音波造影
剤の特性に合わせた画像抽出能を持つようにした。更に
本発明は、超音波造影剤注入の有無で画像抽出能の切換
えを行うようにした。
【0017】更に本発明は、超音波造影剤注入の有無を
表示画面に表示させるようにした。
【0018】更に本発明は、超音波造影剤注入の有無で
自動的にそれを検出して切換えるようにし、或は手動に
より切換えるようにした。
【0019】
【作用】本発明によれば、超音波造影剤注入した場合
に、この注入に合った画像抽出能を得ることができる。
更に本発明によれば、超音波造影剤注入の有無で画像抽
出能の切換えができる。
【0020】更に本発明によれば、超音波造影剤注入の
有無等を表示画面に表示でき、更に、切換えを自動又は
手動で達成できるようになる。
【0021】
【実施例】図1は、本発明の超音波造影剤の注入の有無
により機能切換えを可能にした超音波診断装置の実施例
図である。本実施例で新しく付加したもの(機能を含
む)は、図2との対比で示すと以下となる。 アッテネータ22……超音波造影剤を注入した場合と注
入しない場合とのドプラ計測信号の減衰度の切換えを行
う切換手段である。 重畳回路21……超音波造影剤を注入した場合と注入し
ない場合との、CFMのカラー像と白黒のBモード断層
像との重畳のための判定基準の切換手段である。
【0022】MTI制御回路23……超音波造影剤を注
入した場合と注入しない場合との、血流と血管壁等の構
造物(固定物)との分離のための判定基準の切換手段で
ある。 CFM回路34……及び超音波造影剤を注入した場合と
しない場合との、体動補正の判定基準の切換機能を追加
した。 外部入力端子14……超音波造影剤を注入したことに連
動して自動的にONとなる入力端子である。 スイッチ15……超音波造影剤を注入したことを操作者
が認知して手動でONするスイッチである。 制御回路7………制御信号C11〜C14が回路21、2
2、23、34の制御を行う。 具体的に説明する。
【0023】(1)、アッテネータ22。 ドプラ計測信号は、超音波造影剤の注入の有無によって
大きく様相を異にする。これを速度横軸とし反射強度を
縦軸とする関係で示しのたが図3である。実線が造影剤
を注入しない時を示し、点線が造影剤を注入した時を示
す。血管壁の例がaとa′、血流の例がbとb′であ
る。aとa′とはそれ程の変化はないが、bとb′とで
は大きな違いが現れる。即ち、血管壁等の固定部では、
造影剤の影響は、その内壁のみに現れるため、少ない。
しかし、血流部では、造影剤により超音波の反射が大と
なり、aからa′の如くなると共に、a′は固定部の反
射強度b(又はb′)よりも更に大きな反射強度とな
る。こうした反射強度の巨大なa′をドプラ回路3でそ
のまま処理できればよいが、回路の飽和を招いたり、A
D変換能力を越えてしまったりして演算の忠実度を損ね
てしまう。そこで、造影剤注入時においてはb′に対し
て一定の減衰を行わせ、造影剤を注入しない時にはbに
対して減衰を行わせないようにアッテネータ22を制御
するようにした。尚、造影剤の種類によってや造影剤の
注入後の時間経過に伴って溶解の割合が変化することに
よってb′の大きさが異なることがあるため、減衰度も
その程度に併せて2つ以上の値に設定するようにするこ
ともある。アッテネータの代わりに増幅のゲイン制御を
させてもよい。
【0024】(2)、重畳回路21。 重畳回路21内では、CFM像とBモード断層像とを重
畳させているが、超音波造影剤を注入した場合とそうで
ない場合とで重畳の考え方が異なる。造影剤を注入しな
い従前の計測にあっては、 (イ)、流れのある部分はBモード断層像がない。 (ロ)、Bモード断層像の濃度の強い部分の流れは、エ
ラーである(いわゆるアーチファクトの原因となる)。
の考え方に立つ。然るに、造影剤注入した場合には、 (ハ)、造影剤からの反射強度が大のため、Bモード断
層像の濃度も強く、且つ流れも存在する形態となる。 となる。従って、(ロ)に従った処理を行えば、血流が
削除されることになってしまい、困る。そこで、造影剤
注入時には、(ハ)の如き状態が出現すれば、その位置
でのBモード断層像を消去し代わりにその強い流れの血
流に関するカラー表示を行わせる必要がある。このため
の切換えを行う機能を重畳回路21に付加した。この切
換えのための論理(判定基準)の具体例を図4に示す。
【0025】図4の上段は、造影剤注入しない時の論理
であり、下段が造影剤注入した時の論理である。前者で
は、Bモード断層像データが大であればCFMデータの
大きさの大小にかかわらずBモード断層像データを選択
し、Bモード断層像データが小であれば、CFMデータ
の大きさの大小にかかわらずCFMデータを選択する。
一方、後者では、Bモード断層像データとCFMデータ
との両者が大きい時には、CFMデータを選択する点の
みが前者と異なる。これは、図3に示すようにb′の如
く大きくなり、これをアッテネータ22で減衰させても
b′はa′と同程度の大きさにしているため、(ハ)に
従ってCFMデータそのものを選択させるようにしたの
である。
【0026】(3)、MTI制御回路23。 MTIフィルタ32、33は血管壁等の固定物を除去す
ることを目的とすることは図2の従来例で述べた。この
除去のためには、速度と反射強度との2つのパラメータ
を使う。その例を図5、図6に示す。図5は、造影剤を
注入しない通常計測時の例、図6は、造影剤注入した時
の例を示し、横軸が速度、縦軸が反射強度を示す。図5
のaが固定物によるスペクトル、図5のbが血流による
スペクトルを示し、固定物によるスペクトルに比して血
流によるスペクトルが極めて小さいことがわかる。そこ
でハッチングで示した矩形B内に含まれるものを血流に
よるものとし、これを抽出し、波形aを削除するべくM
TIフィルタを設定する。一方、図6では血流のスペク
トルがb′の如く大きくなり、固定物のスペクトルは
a′の如くあまり変化しない。この時には矩形B′を設
定し、これに含まれるものを血流によるものとする。こ
うしたB、B′の切換えを行うのが制御回路23であ
る。B、B′の形態は種々存在する。
【0027】(4)、CFM回路34。 更に、測定中に被検体が動いたり、血管が動いたりする
ことがある。この動きを血流の流れと誤判定することを
防ぐため、動きがあってもそれをなくすような処理が必
要となる。これが体動補正である。体動補正では、反射
強度が大で且つ一定方向へ動いている信号を除去する。
然るに、造影剤注入時においては反射強度が大で且つ一
定方向へ動いている信号が血流信号である。そこでCF
M回路34内に、こうした造影剤注入の有無により判定
基準を定めておき、体動補正をこの基準との比較結果を
利用して行わしめることとした。体動であるとの判定時
には、いずれもその時のその点(画素)のCFM出力を
零にし、この零出力を回路21へ入力させるようにす
る。
【0028】(5)、制御回路7。 これは、従来と同じ制御を行う機能(図2)を持つだけ
でなく、各回路21、22、23、34の制御を、造影
剤注入の有無により行う点で新しい。
【0029】(6)、外部入力端子14、スイッチ1
5。 これは、造影剤注入の自動検出か手動指示かのための手
段であり、入力端子14が自動検出による自動化をはか
る例、スイッチ15が手動化による例である。前者で
は、スイッチ15をONしなくとも制御回路7が働き、
各回路21、22、23、34の自動切換えを行う。後
者では、スイッチ15のONにより制御回路7が働き、
各回路21、22、23、34の切換えを行う。
【0030】次に、以上の構成の動作を簡単に説明す
る。超音波本体部2は、探触子1を利用してBモード断
層像信号の計測、及びパルスドプラ計測を行う。Bモー
ド断層像信号からBモード断層像を得、及びパルスドプ
ラ計測信号をドプラ回路3に送る。ドプラ回路3は、ド
プラ信号の抽出を行い、FFT20及びCFM回路6に
送る。CFM回路6はドプラ信号からMTIフィルタに
より固定物からの反射信号の除去、及び血流からの反射
信号のみの抽出を行い、速度、強度、分散の各計算処理
を行う。この結果を重畳回路21を介してDSC回路4
に送り、DSC回路4は、自己の画像メモリにBモード
断層像及びCFM画像、更にFFT20の出力スペクト
ルの格納を行い、モニタ5がこれを表示する。
【0031】次に、上記の動作は、スイッチ15のON
又は入力端子14のONにより制御回路7の働きによる
超音波造影剤注入の有無にる切換えられた機能によって
それぞれなされる。造影剤注入しない通常計測にあって
は、その通常計測に合った回路21、22、23、34
の制御結果を利用して前記動作がなされ、造影剤注入し
た造影剤計測にあっては、その計測に合った回路21、
22、23、34の切換え結果を利用して前記動作がな
される。かくして、造影剤注入した時には、この注入に
よる血流計測及びCFM表示の実現がなされる。
【0032】更に、本実施例では、モニタ5において、
造影剤注入によるCFM画像の表示時にはその旨を制御
部7の指示で画面に表示させるようにした。これによっ
て、画面上で造影剤注入による画面か否かの判断ができ
るようになった。更に、造影剤にも種類があるためその
種類を表示したり、造影剤の濃度を表示したり、注入部
位を表示したり、注入時間、注入時刻(切換時刻)をも
併せて表示させるとよい。
【0033】尚、入力端子14は、造影剤注入器に連動
させておくことで、造影剤注入によって自動的にONに
することができる。
【0034】本実施例では4つの切換の例を示したが、
それ以外の造影剤注入による切換えの例を除くとの意味
ではない。又、各切換を外部に設ける例としたが、各切
換対象となる回路の内部に組み込むものであってもよ
い。又、アナログ、ディジタルの分担は、特に限定する
ものではない。更に、診断装置としての構成も図1に限
定されるものではなく、種々の考え方に基づくパルスド
プラ計測によるCFM表示の診断装置全てに適用でき
る。尚、造影剤にも種類があり、更に濃度の高いもあ
り、そうした種類や濃度に応じて機能切換えを行うよう
にすることも可能である。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、超音波造影剤の注入時
にもCFM機能にする超音波診断が正しく可能となる。
【0036】更に本発明によれば、超音波造影剤の注入
時と非注入時とを区別して使用できるようになった。更
に本発明によれば、ゲイン、重畳、固定物、体動補正に
関して造影剤注入の有無による切換えを行えるようにな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波診断装置の実施例図である。
【図2】従来の超音波装置を示す図である。
【図3】超音波造影剤注入の有無による、速度−反射強
度との関係を示す図である。
【図4】本発明の重畳回路の論理条件例を示す図であ
る。
【図5】MTIフィルタの造影剤非注入時の特性を示す
図である。
【図6】MTIフィルタの造影剤注入時の特性を示す図
である。
【符号の説明】
1 超音波探触子 2 超音波本体部 3 ドプラ演算回路 4 DSC回路 5 モニタ回路(CRT表示装置) 6 CFM回路 7 制御回路 8 パネル部(入力器) 14 外部入力端子 15 切換スイッチ 20 FFT 21 重畳回路 22 アッテネータ 23 MTI制御回路 24、25 ミキサ 26、27 LPF 32、33 MTIフィルタ 34 CFM演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 寛也 大阪府大阪市福島区玉川二丁目12番12号

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波造影剤の特性に合わせた画像抽出
    能を持つ超音波診断装置。
  2. 【請求項2】 超音波造影剤注入の有無に合わせてCF
    Mによる画像抽出能の切換えを行うようにした超音波診
    断装置。
  3. 【請求項3】 Bモード断層像を得るための第1の計測
    及び被検体の血管への超音波造影剤の注入によるパルス
    ドプラ法による第2の計測を行う計測手段と、第1の計
    測からBモード断層像データを求める断層像算出手段
    と、第2の計測から造影剤注入時のドプラ信号を抽出す
    るドプラ演算手段と、このドプラ信号から固定物を除去
    し造影剤注入時の血流ドプラ信号を検出し、この血流ド
    プラ信号から血流の速度f、強度p、分散σ2を算出す
    るCFM演算手段と、前記断層像算出手段で求めたBモ
    ード断層像データと、CFM演算手段で求めた出力(速
    度f、強度p、分散σ2)とを造影剤注入の有無を考慮
    して画素の各点毎に重畳を行い、この重畳で得た画像デ
    ータを画像メモリに格納するDSC手段と、この画像メ
    モリの内容を表示する表示手段と、より成る超音波診断
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項2の超音波診断装置において、前
    記画像抽出能の切換えとは、ドプラ計測信号の振幅(ゲ
    イン)、血管壁等の固定物と血流との区別を行う判定基
    準、Bモード断層像データとCFM出力との各画素毎の
    重畳の判定基準、体動補正時の判定基準、の少なくとも
    いずれか1つとする超音波診断装置。
  5. 【請求項5】 請求項2又は4のいずれかの超音波診断
    装置において、上記切換えは、造影剤注入器に連動して
    自動的に行うか、又は手動によって行うかのいずれかと
    する超音波診断装置。
  6. 【請求項6】 請求項2、4、5のいずれか1つの超音
    波診断装置において、Bモード断層像に重畳して造影剤
    注入の有無によるCFM像とを表示する表示手段を設
    け、この表示画面上には造影剤の注入の有無をも併せて
    表示させるようにした超音波診断装置。
  7. 【請求項7】 請求項6の超音波診断装置において、造
    影剤の注入の有無の他に注入有りの時には、造影剤名、
    濃度、注入部位、注入時間、切換時刻の少なくともいず
    れか1つを表示させるようにした超音波診断装置。
  8. 【請求項8】 Bモード断層像を得るための第1の計測
    及び被検体の血管への超音波造影剤の注入の有無により
    それぞれ別々に計測する第2の計測とより成る計測手段
    と、第1の計測からBモード断層像データを求める断層
    像算出手段と、第2の計測から造影剤の注入の有無によ
    るゲイン切換えのもとにドプラ信号を抽出するドプラ演
    算手段と、このドプラ信号から造影剤注入の有無による
    固定物の除去を行い造影剤の注入の有無による血流ドプ
    ラ信号を検出し、この血流ドプラ信号から速度f、強度
    p、分散σ2を算出するCFM演算手段と、前記断層像
    算出手段で求めたBモード断層像データとCFM演算手
    段で求めた出力(速度f、強度p、分散σ2)とを造影
    剤の注入の有無に応じて画素の各点毎に重畳し、この重
    畳で得た画像データを画像メモリに格納するDSC手段
    と、この画像メモリの内容を表示する表示手段と、より
    成る超音波診断装置。
  9. 【請求項9】 請求項8の超音波診断装置において、上
    記造影剤の注入の有無は、造影剤注入器に連動して自動
    的判定するか操作者の指示によるかのいずれかで区分す
    るようにした超音波診断装置。
  10. 【請求項10】 請求項8又は9の超音波診断装置にお
    いて、上記表示手段の表示画面には、造影剤注入の有無
    を表示させると共に、注入有りの時には更に造影剤名、
    濃度、注入部位、注入時間、注入時刻の少なくとも1つ
    を表示させるようにした超音波診断装置。
  11. 【請求項11】 請求項8、9、10のいずれか1つの
    超音波診断装置において、表示画面上には造影剤の注入
    の有無に応じて得られる周波数スペクトルをも併せて表
    示するようにした超音波診断装置。
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