JP2003116855A

JP2003116855A - 超音波診断装置

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Publication number: JP2003116855A
Application number: JP2001321551A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yagi; 晋一八木; Yuji Kondo; 祐司近藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-04-22
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP4030288B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体内における組織の微少変位を二次元的に
映像化できるようにする。【解決手段】超音波ビームを繰り返し電子走査するこ
とによって複数の走査面（フレーム）が形成される。超
音波の送受波により得られた受信信号は直交検波により
複素信号に変換される。フレーム間において、複素信号
の相関演算を実行することになり、速度が演算される。
また、さらにその相関演算結果に対してフレーム間で相
関演算を行うことにより加速度が演算される。表示器６
４には断層画像に例えば速度画像を合成した合成画像が
表示される。フレーム内において速度の勾配を演算する
ことにより、組織の微少歪みを演算することも可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に組織の微少変位に関する情報を計測する装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置においては、超音波ドプ
ラ法に従って、生体内の血流の速度情報が計測され、そ
の速度情報が二次元血流画像として表示される（例えば
特公昭６２−４４４９４号公報参照）。一方、近年で
は、組織ドプラ計測機能をもった超音波診断装置も提供
されている。その機能は、上記同様に超音波ドプラ法に
従って、生体内の心筋などの組織（低速運動体）の速度
情報を計測し、その速度情報を二次元組織画像として表
示するものである（例えば特公平７−６７４４９号公報
参照）。

【０００３】上記のいずれの場合においても、一般的に
は、受信信号を複素信号に変換する直交検波器、複素信
号の自己相関演算を実行する自己相関器、及び、自己相
関演算結果から速度を演算する速度演算器、などが利用
される。そして、同じビーム方位に対して複数回の送受
信が実行され（複数本の超音波ビームが形成され）、先
の送受信で得られた複素信号をラインメモリに一旦記憶
し、そこから読み出された複素信号と後の送受信で得ら
れた複素信号との間で（つまりビーム間で）相関演算が
実行される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、臓
器中における動脈（比較的太い動脈）が拍動すると、そ
れが力発生源となって、そこで生じた力が周囲組織へ伝
播する。その際、微視的にみると、各位置において組織
に変位（歪み）が生じる。組織の硬さ（弾性率）、組
成、構造などの物理的性状が異なると、その組織に生じ
る変位も異なってくる。これと同様に、例えば触診など
で見られるように、体外から外力を及ぼすと、その力が
組織を伝播し、上記同様に組織の物理的性状に従って組
織に変位が生じる。触診は、まさにそのような組織が力
を受けた時の状態変化を指先の感覚で感知し、もって腫
瘍の有無や組織の状態を官能的に検査するものである。

【０００５】しかしながら、以上のような組織の変位は
極めて微少なものであり、例えば、変位速度としては数
ｍｍ／ｓ以下である。従来の超音波診断装置には、その
ような極低速の運動情報を二次元表示するための技術的
工夫は何らなされていない。

【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、組織の物理的性状を画像化で
きる超音波診断装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、組織の微少変位の情
報を二次元的に表示できる超音波診断装置を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の他の目的は、生体内部における組
織運動によって引き起こされる組織の微視的変化を可視
化できる超音波診断装置を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、外力による組織の微
視的変化を可視化できる超音波診断装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、超音波ビームを繰り返し走査することによ
り走査面を順次形成し、受信信号を出力する送受波手段
と、前記受信信号を実数部信号及び虚数部信号からなる
複素信号に変換する複素信号変換手段と、前記実数部信
号を少なくとも１フレーム分格納する実数部用メモリ
と、前記虚数部信号を少なくとも１フレーム分格納する
虚数部用メモリと、を有し、時間的に異なる２つのフレ
ーム間において、各サンプル点ごとに実数部信号及び虚
数部信号を用いたフレーム間相関演算を実行し、各サン
プル点ごとにフレーム間相関演算結果を出力するフレー
ム間相関演算手段と、前記フレーム間相関演算結果から
組織の微少変位に関わる情報を演算する情報演算手段
と、を含むことを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、フレーム間において複
素信号の相関演算が実行され、その演算結果から組織の
微少変位に関わる情報が求められる。フレーム間で相関
演算を行うので、相関演算の間隔はフレームレートに従
ったものとなり、従来装置では検出できないような極め
て低速の変位も検出することが可能である。

【００１２】ここで、組織は人体あるいは人体以外の動
物の組織であり、また通常、軟組織に対して計測がなさ
れるが、硬組織（骨など）を計測対象としてもよい。複
素信号変換手段は、望ましくは、直交検波あるいはそれ
に相当する信号処理を行う手段であり、フレーム間相関
演算手段としては、例えば、公知の自己相関演算回路の
構成において、記憶単位をラインからフレームへ変更す
ることによって実現することができる。組織の微少変位
に関する情報は、その変位の速度や加速度などであり、
これ以外にも、組織の歪速度や歪加速度さらには応力な
どであってもよい。

【００１３】本発明によれば、従来装置においては、感
知できないような体内拍動による微少変位や外力に起因
する微少変位を計測でき、診断上、有益な情報を提供で
きる。

【００１４】望ましくは、前記情報演算手段は、前記組
織の微少変位に関わる情報として、前記フレーム間相関
演算結果から組織の微少変位速度を演算する速度演算器
を有する。例えば、複素信号として得られるフレーム間
自己相関演算結果における実数部と虚数部との間で逆正
接を演算することよって速度情報が求められる。

【００１５】望ましくは、前記情報演算手段は、前記組
織の微少変位に関わる情報として、前記フレーム間相関
演算結果から組織の微少変位加速度を演算する加速度演
算器を有する。例えば、微少変位速度に対して、更にフ
レーム間において相関演算を行うことによって、加速度
の情報が得られる。速度演算と加速度演算において、演
算のフレーム間隔は、同じであっても異なっていてもよ
い。

【００１６】望ましくは、前記情報演算手段は、前記組
織の微少変位に関わる情報として、前記フレーム間相関
演算結果から組織の微少歪速度を演算する歪速度演算器
を有する。微少歪速度は、例えば、フレーム間自己相関
結果について空間的な勾配を演算することなどによって
求められる。

【００１７】望ましくは、前記情報演算手段は、前記組
織の微少変位に関わる情報として、前記フレーム間相関
演算結果から組織の微少歪加速度を演算する歪加速度演
算器を有する。微少歪加速度は、例えば、フレーム間自
己相関結果について空間的な勾配を演算することなどに
よって求められる。

【００１８】望ましくは、前記フレーム間相関演算手段
は、時間的に隣接する２つのフレーム間でフレーム間相
関演算を実行する。フレーム内に関心領域を手動あるい
は自動的に設定し、その関心領域内においてフレーム間
相関演算を行うようにしてもよい。

【００１９】望ましくは、前記実数部用メモリは、前記
実数部信号を複数フレーム分格納し、前記虚数部用メモ
リは、前記虚数部信号を複数フレーム分格納し、前記フ
レーム間相関演算手段は、ｎ（但し、ｎは１以上の整
数）フレームを間においた２つのフレーム間でフレーム
相関演算を実行する。

【００２０】望ましくは、前記フレーム間相関演算を行
う２つのフレームの時間間隔を可変設定する手段を含
む。時間間隔の可変設定によれば、微少変位の計測レン
ジを自在に調整することが可能である。

【００２１】望ましくは、前記送受波手段は、断層画像
の形成に用いられる広帯域の超音波を送信し、前記広帯
域の超音波の送信によって得られる受信信号を利用して
前記組織の微少変位に関わる情報が演算される。従来の
ドプラ計測においては、狭帯域の超音波が送信されてい
たが、本発明においては、必ずしもそれを利用すること
なく、通常のＢモード計測などで用いられる広帯域の超
音波を利用できる。

【００２２】望ましくは、前記フレーム間相関演算結果
に対して、フレーム内における空間平均化処理を施す平
均化手段を含み、前記情報演算手段は、前記空間平均化
処理を経たフレーム間相関演算結果を利用して前記組織
の微少変位に関わる情報を演算する。ここで、空間平均
化処理は、例えば、深さ方向、超音波ビームの走査方向
のそれぞれについてあるいは両者について実施される。

【００２３】望ましくは、前記組織の微少変位に関わる
情報を二次元マッピングして変位表示画像を形成する変
位表示画像形成手段を含む。変位表示画像は、変位速
度、変位加速度、歪速度、歪加速度などの情報を二次元
的に表したもので、組織の微少変位を空間的に認識でき
るものである。

【００２４】望ましくは、前記受信信号に基づいて断層
画像を形成する断層画像形成手段と、前記変位表示画像
と前記断層画像とを合成して合成画像を形成する画像合
成手段と、を含む。この構成によれば、断層画像との関
係において、組織の微少変位の分布やその時間的変動を
観察することができる。

【００２５】望ましくは、前記断層画像は白黒画像であ
り、前記変位表示画像はカラー画像である。この構成に
よれば、断層画像を背景として、変位表示画像を視認性
よく観察できる。

【００２６】また、上記目的を達成するために、本発明
は、生体内部で発生した力あるいは生体外から加えた力
による組織の微少変位に関する情報を二次元的に表示す
る超音波診断装置において、前記組織に対して超音波ビ
ームを繰り返し走査して走査面を順次形成し、受信信号
を出力する手段と、前記受信信号を複素信号に変換する
手段と、フレーム間において各サンプル点ごとに前記複
素信号の相関演算を行って、各サンプル点ごとのフレー
ム間相関演算結果を出力する手段と、前記各サンプル点
ごとの相関演算結果から各サンプル点について組織の微
少変位に関する情報を演算する手段と、前記各サンプル
点についての組織の微少変位に関する情報を二次元マッ
ピングして変位表示画像を形成する手段と、を含むこと
を特徴とする。

【００２７】上記のフレーム間相関演算によれば信号位
相の変化を検出でき、しかも通常の血流速度に比べて例
えば２桁程度小さい速度を検出できる。なお、フレーム
間における相関演算を組織の微少歪の計測以外の計測に
利用することも可能であり、その場合においても、その
計測結果あるいは演算結果を上記同様に二次元マッピン
グすることが可能である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００２９】図１には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を
示すブロック図である。この超音波診断装置は、生体内
における組織の微少変位を映像化する機能を具備してい
る。

【００３０】例えば、肝臓内において動脈が拍動する
と、その周囲組織に拍動により生じた歪みが伝播する
が、本実施形態に係る超音波診断装置によれば、そのよ
うな微少変位あるいは微少歪みを二次元画像として表示
することが可能である。また、そのような動脈の拍動に
限られず、例えば生体外から及ぼされた力による組織の
微少変位あるいは微少歪みを二次元画像として表示する
ことも可能である。

【００３１】図１において、プローブ１０は生体表面上
に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いら
れる超音波探触子である。プローブ１０は複数の振動素
子からなるアレイ振動子を有する。このアレイ振動子を
利用して超音波ビームが走査される。これにより走査面
が順次形成される。その超音波ビームの走査方式として
は、電子リニア走査や電子セクタ走査などをあげること
ができる。

【００３２】本実施形態においては、二次元断層画像
（Ｂモード画像）を形成する際に用いられる広帯域の超
音波が送受波されている。超音波の中心周波数は、例え
ば、３．５ＭＨｚであり、その帯域は例えば２ＭＨｚで
ある。もちろん、本発明はそれらの値には限定されな
い。

【００３３】送信回路１２は、送信ビームフォーマーと
して機能するものであり、アレイ振動子を構成する複数
の振動素子に対して送信信号を供給する。受信回路１４
は、受信ビームフォーマーとして機能し、アレイ振動子
を構成する複数の振動素子からの受信信号に対する整相
加算処理を実行し、これによって整相加算後の受信信号
を出力する。

【００３４】制御部１６は、送受信制御部として機能す
ると共に、本装置における各構成の動作制御を行ってい
る。制御部１６にはキーボードやトラックボールなどに
よって構成される入力器１７が接続されており、この入
力器１７を用いてユーザーが各種の設定を行うことがで
きる。本実施形態においては、この入力器１７を用い
て、後に説明する相関演算におけるフレーム間隔を指定
することができる。

【００３５】受信回路１４から出力される受信信号は、
図１に示す実施形態において、Ａ／Ｄ変換器１８に入力
され、そのＡ／Ｄ変換器１８によって受信信号がアナロ
グ信号からデジタル信号に変換される。そのデジタル信
号に変換された受信信号が直交検波器２０へ入力され
る。但し、このＡ／Ｄ変換器１８は、直交検波器２０の
後段に設けるようにしてもよいし、また受信回路１４の
内部に設けるようにしてもよい。あるいは直交検波とデ
ジタルサンプリングとを同時に行う回路構成を採用する
ようにしてもよい。

【００３６】直交検波器２０は、本実施形態において２
つのミキサなどを含み、各ミキサにおいては受信信号に
対して所定の参照信号を混合することによって受信信号
に対する直交検波が実施されている。この直交検波によ
り複素信号が生成される。ここで、その複素信号は図１
において符号ｚ１によって表されており、その複素信号
ｚ１は実数部信号ｘ１及び虚数部信号ｙ１からなるもの
である。実数部信号ｘ１及び虚数部信号ｙ１は、それぞ
れフレームメモリ２３Ａ，２３Ｂに格納されている。こ
のフレームメモリ２３Ａ，２３Ｂは１フレーム分の記憶
容量を有しており、ここで、そのフレームは超音波ビー
ムの１回の走査に相当し、具体的にはいわゆる走査面に
相当する。ただし、このフレームメモリ２３Ａ，２３Ｂ
は必要に応じて設ければよい。

【００３７】フレームメモリ２３Ａ，２３Ｂから出力さ
れる実数部信号ｘ１及び虚数部信号ｙ１は断層画像形成
部２２に出力される。具体的には、それらの信号は増幅
器２４Ａ，２４Ｂによって所定の増幅処理を経た後、走
査変換器２６Ａ，２６Ｂにそれぞれ入力される。ここ
で、走査変換器２６Ａ，２６Ｂは送受波座標系から表示
座標系への座標変換を実行する回路であり、公知のＤＳ
Ｃ（デジタルスキャンコンバータ）などによって構成さ
れる。

【００３８】図１に示す構成例では、振幅演算器３０の
前段に走査変換器２６Ａ，２６Ｂを設けたが、当然これ
には限られず、走査変換は他の信号処理過程において実
施するようにしてもよい。例えば、振幅演算後に走査変
換を行うようにしてもよい。これは、後述する走査変換
器４８Ａ，４８Ｂ及び走査変換器５８Ａ，５８Ｂについ
ても同様である。

【００３９】振幅演算器３０は、走査変換器２６Ａ，２
６Ｂから出力される実数部信号及び虚数部信号について
絶対値演算を実行することにより、複素信号についての
振幅を演算する回路である。例えば、実数部信号の二乗
及び虚数部信号の二乗を加算し、その加算結果について
平方根を演算することによって振幅を演算することがで
きる。これにより、断層画像を構成する各データが演算
され、そのデータは合成部６２へ出力される。ちなみ
に、断層画像の形成にあたって、各データに対する圧縮
処理などは、上述した増幅器２４Ａ，２４Ｂなどによっ
て行わせればよい。

【００４０】次に速度演算ユニット３２及び加速度演算
ユニット３４について説明する。

【００４１】相関演算器３６には、フレームメモリ２３
Ａ，２３Ｂから出力される複素信号ｚ１が入力されてい
る。この相関演算器３６は、従来例で説明した特公昭６
２−４４４９４号公報などに記載された自己相関器と同
様の回路構成を有するものであり、フレーム間において
各サンプル点ごとに複素信号についての共役積演算を実
行し、これによって相関結果を出力するものである。

【００４２】具体的には、メモリ３８Ａには実数部信号
ｘ１が入力され、メモリ３８Ｂには虚数部信号ｙ１が入
力されている。これらのメモリ３８Ａ，３８Ｂはそれぞ
れ１フレーム分以上の記憶領域をもっており、望ましく
は複数フレーム分の記憶容量を有している。

【００４３】これらのメモリ３８Ａ，３８Ｂは、入力さ
れる複素信号を所定数のフレームだけ遅延するための記
憶部として機能する。よって、メモリ３８Ａ，３８Ｂか
ら所定フレーム数分だけ遅れた複素信号ｚ２が出力され
る。

【００４４】相関演算器３６においては、複素信号ｚ１
とそれに対して所定フレーム数分だけ遅れた複素信号ｚ
２との間で自己相関演算、すなわち複素共役積演算が実
行され、このために４つの乗算器４０Ａ〜４０Ｄ及び２
つの加算器４２Ａ，４２Ｂが設けられている。これらの
回路は、具体的には、以下の演算を実行する。

【００４５】ｘ３＝ｘ１ｘ２＋ｙ１ｙ２・・・（１）ｙ３＝ｘ２ｙ１−ｘ１ｙ２・・・（２）以上の演算により、フレーム間における相関演算結果が
得られ、それが複素信号ｚ３である。ここで、複素信号
ｚ３は実数部信号ｘ３及び虚数部信号ｙ３からなるもの
である。それらの信号はそれぞれフレームメモリ４４
Ａ，４４Ｂに格納されている。それらのフレームメモリ
４４Ａ，４４Ｂは１フレーム分のデータを格納する記憶
容量をもっており、このフレームメモリ４４Ａ，４４Ｂ
は必要に応じて設けられるものである。

【００４６】空間平均化器４６Ａ，４６Ｂは、実数部信
号ｘ３の信号及び虚数部信号ｙ３の信号のそれぞれにつ
いて空間平均化処理を実行する回路である。その空間平
均化処理は例えばフレーム内における移動平均処理など
に相当する。この場合においては、深さ方向に沿って移
動平均処理を行ってもよいし、ビーム走査方向に沿って
移動平均処理を行ってもよいし、あるいは両方向につい
て移動平均処理を行ってもよい。いずれにしても、この
ような空間平均化処理を実施することによりノイズを低
減してＳＮ比を向上させることができる。

【００４７】走査変換器４８Ａ，４８Ｂは実数部信号及
び虚数部信号のそれぞれについて座標変換を実行する回
路であり、その座標変換後の実数部信号及び虚数部信号
は速度演算器５０に入力される。速度演算器５０は、実
数部信号及び虚数部信号を用いて逆正接すなわち偏角を
演算することによって速度情報を求める回路である。そ
の求められた速度情報は速度画像を構成するものとして
合成部６２へ出力されている。

【００４８】本実施形態においては、上述した速度演算
ユニット３２に加えて加速度演算ユニット３４が設けら
れている。これについて以下に説明する。

【００４９】相関演算器５２は、上記の相関演算器３６
と同一の回路構成を有している。具体的には、２つのメ
モリと、４つの乗算器と、２つの加算器とを有し、フレ
ームメモリ４４Ａ，４４Ｂから出力される複素信号ｚ３
とそれを所定フレーム数分だけ遅延させた複素信号ｚ４
との間で相関演算を実行することにより、その相関演算
結果としての複素信号ｚ５を求める回路である。この複
素信号ｚ５は実数部信号ｘ５及び虚数部信号ｙ５で構成
されるものである。すなわち、２つの相関演算結果に対
してさらにフレーム間で相関演算を実施することによ
り、加速度情報を求めるものである。

【００５０】実数部信号ｘ５及び虚数部信号ｙ５はそれ
ぞれフレームメモリ５４Ａ，５４Ｂに一旦格納された
後、それぞれのメモリから読み出された信号が空間平均
化器５６Ａ，５６Ｂに入力される。それらの空間平均化
器５６Ａ，５６Ｂは上述した空間平均化器４６Ａ，４６
Ｂと同様の回路構成を有している。また、空間平均化器
５６Ａ，５６Ｂから出力される複素信号は走査変換器５
８Ａ，５８Ｂに入力され、そこにおいて座標変換が実行
され、その座標変換後の実数部信号及び虚数部信号が加
速度演算器６０に入力され、その加速度演算器６０にお
いて実数部と虚数部とを用いた逆正接演算を実行するこ
とによって加速度が求められている。

【００５１】ここで、走査変換器５８Ａ，５８Ｂは上記
の走査変換器４８Ａ，４８Ｂと同様の構成を有するもの
である。加速度演算器６０から出力される加速度を表す
情報は加速度画像を構成するものとして合成部６２へ出
力されている。

【００５２】合成部６２は、断層画像を表す情報を二次
元マッピングすることによって断層画像を形成する。ま
た、速度情報を上記同様に二次元マッピングすることに
よって速度画像を形成する。さらに、加速度情報を上記
同様に二次元マッピングすることによって加速度画像を
形成する。そして、例えばユーザー選択された複数の画
像を合成し、その合成画像を表示器６４に出力する。

【００５３】例えば、断層画像を白黒の画像とし、速度
画像をカラーの画像とし、それらの両画像を合成するこ
とによって、断層画像を背景としてカラーによって速度
を表した表示画像を構成するようにしてもよいし、これ
は加速度画像についても同様である。例えば、速度をカ
ラー表示する場合には、プローブ１０へ近づく方向を正
とし、プローブ１０から遠ざかる方向を負とし、正方向
についてはその速度の大きさに応じて赤の輝度を割り当
て、その負方向については速度の大きさに応じて青の輝
度を割り当て、二次元カラードプラ画像のように、速度
画像を表示するようにしてもよい。さらに、加速度画像
の表示に当たっても、上記同様の表示方式を採用するこ
とが可能であるが、速度と加速度とを同時に表示する場
合には、加速度の大きさに緑の輝度を割り当てて、いわ
ゆる混色によって速度と加速度とを同時表示することも
可能である。さらに、図１に示す構成においてフレーム
内における速度の勾配を演算することにより組織の微少
歪みを演算することも可能であるが、これについては後
に図６を用いて説明する。図１に示した構成において、
相関演算におけるフレーム間隔を調整することにより、
微少変位の計測レンジを変更することができる。

【００５４】例えば、フレーム間のフレーム数を０から
最大値まで可変できるようにしてもよい。もちろん、そ
の場合においてはその最大値に応じてメモリ３８Ａ，３
８Ｂや相関演算器５２内に設けられる同様のメモリにつ
いて記憶容量を適宜設定すればよい。

【００５５】図２には、相関演算の概念が示されてい
る。

【００５６】図２において符号２００は走査面を表して
おり、その走査面上における各サンプル点ごとにエコー
データが取り込まれ、各エコーデータが複素信号に変換
されるのは上述の通りである。図２において、＃１〜＃
５は順次形成される走査面の番号を表しており、また、
Ｘは超音波ビーム方向を表し、Ｙは電子走査方向を表し
ている。図２においては発明説明のため電子リニア走査
が行われた場合の概念が示されているが、もちろん本発
明は電子セクタ走査などの他の走査方式が用いられる場
合にも適用可能である。

【００５７】図２（Ａ）には、隣接するフレーム間にお
いて相関演算が実行される場合が示されている（符号２
０１〜２０４参照）。例えば、フレーム＃１及び＃２に
着目すると、同一のサンプル点の複素信号Ｓ１，Ｓ２に
ついて相関演算が実行され、その相関演算結果として速
度情報すなわち組織の微少変位を表す情報が求められ
る。本実施形態においては、さらに符号２０５〜２０７
に示されるように、時系列順で演算される速度情報のそ
れぞれの間において相関演算を実行することによって加
速度の情報も演算される。

【００５８】図２（Ｂ）には非隣接フレーム間において
相関演算を実行する場合の概念が示されており、すなわ
ち１又は複数のフレームを間において２つのフレーム間
において相関演算が実行される様子が示されている（符
号２０８〜２１０参照）。

【００５９】図３及び図４には、上記の空間平均化器４
６Ａ、４６Ｂ，５６Ａ，５６Ｂの構成例が示されてい
る。

【００６０】図３において、データメモリ７０，７２は
１エコーデータ分の記憶容量を有し、超音波ビーム方向
に沿って並ぶ３つのエコーデータ（正確には相関演算後
の実数部信号又は虚数部信号）が重み付け加算器７４に
入力され、その重み付け加算器７４において複数の信号
に対する重み付け加算が実行されている。これにより超
音波ビーム方向すなわち深さ方向に沿って空間平均化処
理を行うことができる。ここで、加算数は任意である。

【００６１】図４に示す構成例では、ラインメモリ７
６，７８が１超音波ビーム分の記憶容量を有し、これに
よって、重み付け加算器８０には隣接する３つの超音波
ビームに相当するエコーデータ（正確には、複素信号を
構成する実数部信号又は虚数部信号）が入力されてい
る。そして、重み付け加算器８０においては入力される
データに対する重み付け加算が実行され、これによって
電子走査方向について空間平均化処理が実行される。こ
こでも加算数は任意である。もちろん、図３に示す構成
及び図４に示す構成を組み合わせて空間平均化処理を行
うようにしてもよいし、他の構成を採用するようにして
もよい。図３及び図４に示す構成は空間平均化器の一例
を示すものに過ぎない。ちなみに、図１に示した構成で
は、相関演算器の後段において空間平均化処理が行われ
ていたが、この空間平均化処理については他の位置にお
いて行うこともでき、例えば速度演算及び加速度演算の
後にそのような処理を行うようにしてもよい。

【００６２】図５には、合成部６２における合成処理の
一例が示されている。断層画像１００は白黒画像として
構成され、速度画像１０２はカラー画像として構成され
る。そして、その断層画像１００上に速度画像１０２を
合成することにより合成画像１０４が合成される。この
合成画像１０４はリアルタイム表示されるものであり、
例えば肝臓の断層画像上においてその内部における動脈
から生ずる歪みの伝播をカラーで表現したものに相当す
る。

【００６３】図６には、歪速度演算器８２を設けた場合
の変形例が示されている。歪速度演算器８２は、フレー
ム内において速度の勾配を演算する回路であり、速度演
算器５０からの速度情報を入力している。そして超音波
ビーム方向に沿って速度の勾配を演算することにより、
当該方向における歪みの大きさの分布を演算することが
可能となる。合成部６２はその歪みの大きさを二次元的
にマッピングすることによって歪み画像を形成し、この
ような歪み画像はそれ単独であるいは断層画像などと合
成して表示することができる。

【００６４】図６に示す構成例では、更に歪加速度演算
器８４が設けられている。この歪加速度演算器８４は、
フレーム内において加速度の勾配を演算する回路であ
り、加速度演算器６０からの加速度情報が入力されてい
る。そして、超音波ビーム方向に沿って、時間的ではな
く、空間的に加速度の勾配を演算することにより、当該
方向における歪加速度を演算することができる。合成部
６２では、そのような歪加速度を二次元的にマッピング
した画像が構築され、それが単独表示又は合成表示され
る。なお、歪速度及び歪加速度を演算する場合には、上
記の空間平均化を行わないようにしてもよいし、その度
合いを弱めるようにしてもよい。

【００６５】以上説明したように、上記実施形態によれ
ば、組織の微少変位を映像化することができ、疾病診断
上、新しい画像を提供できるという利点がある。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
組織の物理的性状を画像化することができる。また、本
発明によれば組織の微少変位を二次元的に表示すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形
態を示すブロック図である。

【図２】フレーム間における相関演算の概念を示す図
である。

【図３】空間平均化器の構成例を示す図である。

【図４】空間平均化器の他の構成例を示す図である。

【図５】画像合成の概念を示す図である。

【図６】歪速度演算器及び歪加速度演算器を設けた構
成例を示す図である。

【符号の説明】

１０プローブ、１２送信回路、１４受信回路、２
０直交検波器、２２断層画像形成部、３２速度演算
ユニット、３４加速度演算ユニット、３６相関演算
器、５０速度演算器、５２相関演算器、６０加速
度演算器、６２合成部、６４表示器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤祐司東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号アロカ株式会社内Ｆターム(参考） 4C301 DD04 DD06 JB28 JB30 JC13 4C601 DE01 DE03 JB34 JB41 JB43 JB46 JC15 JC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波ビームを繰り返し走査することに
より走査面を順次形成し、受信信号を出力する送受波手
段と、前記受信信号を実数部信号及び虚数部信号からなる複素
信号に変換する複素信号変換手段と、前記実数部信号を少なくとも１フレーム分格納する実数
部用メモリと、前記虚数部信号を少なくとも１フレーム
分格納する虚数部用メモリと、を有し、時間的に異なる
２つのフレーム間において、各サンプル点ごとに実数部
信号及び虚数部信号を用いたフレーム間相関演算を実行
し、各サンプル点ごとにフレーム間相関演算結果を出力
するフレーム間相関演算手段と、前記フレーム間相関演算結果から組織の微少変位に関わ
る情報を演算する情報演算手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記情報演算手段は、前記組織の微少変位に関わる情報
として、前記フレーム間相関演算結果から組織の微少変
位速度を演算する速度演算器を有することを特徴とする
超音波診断装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記情報演算手段は、前記組織の微少変位に関わる情報
として、前記フレーム間相関演算結果から組織の微少変
位加速度を演算する加速度演算器を有することを特徴と
する超音波診断装置。
【請求項４】請求項１記載の装置において、前記情報演算手段は、前記組織の微少変位に関わる情報
として、前記フレーム間相関演算結果から組織の微少歪
速度を演算する歪速度演算器を有することを特徴とする
超音波診断装置。
【請求項５】請求項１記載の装置において、前記情報演算手段は、前記組織の微少変位に関わる情報
として、前記フレーム間相関演算結果から組織の微少歪
加速度を演算する歪加速度演算器を有することを特徴と
する超音波診断装置。
【請求項６】請求項１記載の装置において、前記フレーム間相関演算手段は、時間的に隣接する２つ
のフレーム間でフレーム間相関演算を実行することを特
徴とする超音波診断装置。
【請求項７】請求項１記載の装置において、前記実数部用メモリは、前記実数部信号を複数フレーム
分格納し、前記虚数部用メモリは、前記虚数部信号を複数フレーム
分格納し、前記フレーム間相関演算手段は、ｎ（但し、ｎは１以上
の整数）フレームを間においた２つのフレーム間でフレ
ーム相関演算を実行することを特徴とする超音波診断装
置。
【請求項８】請求項１記載の装置において、前記フレーム間相関演算を行う２つのフレームの時間間
隔を可変設定する手段を含むことを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項９】請求項１記載の装置において、前記送受波手段は、断層画像の形成に用いられる広帯域
の超音波を送信し、前記広帯域の超音波の送信によって得られる受信信号を
利用して前記組織の微少変位に関わる情報が演算される
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】請求項１記載の装置において、前記フレーム間相関演算結果に対して、フレーム内にお
ける空間平均化処理を施す平均化手段を含み、前記情報演算手段は、前記空間平均化処理を経たフレー
ム間相関演算結果を利用して前記組織の微少変位に関わ
る情報を演算することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】請求項１記載の装置において、前記組織の微少変位に関わる情報を二次元マッピングし
て変位表示画像を形成する変位表示画像形成手段を含む
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】請求項委１１記載の装置において、前記受信信号に基づいて断層画像を形成する断層画像形
成手段と、前記変位表示画像と前記断層画像とを合成して合成画像
を形成する画像合成手段と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】請求項１２記載の装置において、前記断層画像は白黒画像であり、前記変位表示画像はカラー画像であることを特徴とする
超音波診断装置。
【請求項１４】生体内部で発生した力あるいは生体外
から加えた力による組織の微少変位に関する情報を二次
元的に表示する超音波診断装置において、前記組織に対して超音波ビームを繰り返し走査して走査
面を順次形成し、受信信号を出力する手段と、前記受信信号を複素信号に変換する手段と、フレーム間において各サンプル点ごとに前記複素信号の
相関演算を行って、各サンプル点ごとのフレーム間相関
演算結果を出力する手段と、前記各サンプル点ごとの相関演算結果から各サンプル点
について組織の微少変位に関する情報を演算する手段
と、前記各サンプル点についての組織の微少変位に関する情
報を二次元マッピングして変位表示画像を形成する手段
と、を含むことを特徴とする超音波診断装置。