JPH04146737A

JPH04146737A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH04146737A
Application number: JP27047890A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 武史佐藤; Sumiko Saito; 斎藤　寿美子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1992-05-20

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］（産業上の利用分野）本発明は、超音波の送受波して超音波画像を画面上に表
示することができる超音波診断装置に関し、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次元表示する技術の改良に関する。

（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て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、本願出願人によって先に以下述べるような技術
を提案した。

この本願出願人による先の提案技術は、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
モリに交互に書き込み、現フレーム（現在のフレーム）
の診断情報と、前フレーム（前のフレーム）とを補間し
て、フレーム数を向上させるものである。

また、血流の折反りがある場合には、これを判定検出し
て、その折反りを考慮した補間がなされるようにしたも
のである。

ところが、本願出願人が実験を共に種々検討したところ
、カラードプラ像を表示している際、フレーム補間を行
うとその補間フレームでは黒ぬけが生じにくいのに対し
、オリジナルのフレームには黒ぬけがしばしば生じてし
まうという新たな課題が生じた。

本発明は、係る新たな課題に着目してなされたもので、
その目的とするところは、オリジナルフレームと補間フ
レームとのフレーム画像における見え方の差を無くする
ことができる超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は、上記の目的を達成するため、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
得る処理系と、前記受波信号における血流によるドプラ
偏移信号に基づき２次元の血流情報を得る処理系と、前
記各処理系がらの診断情報に基づき診断情報画像を得る
表示制御手段と、を有する超音波診断装置において、前
記表示制御手段には、順次フレーム単位で入力する前記
血流情報を書き込む複数のフレームメモリと、該各フレ
ームメモリから現フレーム及び前フレームの血流を読み
出す読み出し手段と、この読み出し手段で得た現フレー
ム及び前フレームの血流情報を比較し血流の折返りを判
定する判定手段と、この判定手段に判定結果が生じたと
き、現フレーム及び前フレーム間で血流に対応した補間
を行う補間手段と、この補間手段の補間動作と同時に現
フレームに対してスムージング処理を行うスムージング
処理手段を、具備することを特徴とする。

（作用）本発明による超音波診断装置の構成であれば、フレーム
メモリより読み出し手段が読み出した現フレーム及び前
フレームの血流情報に基づいて、判定手段が血流の折返
りかあると判定したとき、補間手段によって現フレーム
及び前フレームの間で血流に対応した補間を行うと同時
にスムージング処理手段によって現フレーム及び前フレ
ームに対しスムージング処理を行うから、オリジナルフ
レーム（現フレーム及び前フレーム）と補間フレームと
の間のフレーム画像における見え方の差を無くすること
ができる。

（実施例）第１図は、本発明が適用された第１の実施例の超音波診
断装置の回路構成を示すブロック図である。

この第１の実施例の超音波診断装置は、システムコント
ローラ１をシステム全体の制御中枢として、超音波探触
子２、送信系３、受信系４、Ｂモト処理系５、ＣＦＭ　
（カラーフローマツピング）処理系６、表示系７、操作
スイッチ８等を有している。

そして、超音波探触子２は、複数の圧電振動子を並設し
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。

送信系３は、パルス発生器３Ａ、送信遅延回路３Ｂ、バ
ルサ３Ｃを備えている。この送信系３において、パルス
発生器３Ａ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３Ｂへ送出する。送信遅延回路３Ｂは
、パルス発生器３Ａより受けたレートパルスに対し、所
定の方向へ超音波ビームを集束させるべく振動子毎に所
定の遅延時間を与え、この遅延レートパルスをバルサ３
Ｃへ送出する。バルサ３Ｃは、送信遅延回路３Ｂから受
けた遅延レートパルスに基づき超音波探触子２の各々の
振動子を所定回数だけ繰り返し駆動する。

このような送信系３により超音波探触子２か送信駆動さ
れると、超音波探触子１から図示しない被検体に送波さ
れる超音波パルスは、被検体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、超音波探触子２の同
一振動子で受波される。

この超音波の送受波で得た受信信号が加わる受信系４は
、プリアンプ４Ａ、受信遅延回路４Ｂ、加算器４Ｃを備
えている。この受信系４において、プリアンプ４Ａは、
上記受信信号を所定のレベルまで増幅し、増幅された受
信信号を受信遅延回路４Ｂへ送出する。受信遅延回路４
Ｂは、プリアンプ４Ａより受けた増幅後の受信信号に対
し送信遅延回路３Ｂで与えた遅延時間を基に戻すような
遅延時間を振動子毎に与える。加算器４Ｃは、受信遅延
回路４Ｂを通した各振動子からの受信信号を加算合成す
る一方、その加算合成出力をＢモード処理系５とＣＦＭ
処理系６へとそれぞれ送出する。

Ｂモード処理系５は、対数増幅器５Ａ、包絡線検波回路
５Ｂ、Ａ／Ｄ変換器５Ｃを備えていて、システムコント
ローラ１の制御下で次のような処理を行う。即ち、Ｂモ
ード処理系５において、対数増幅器５Ａは、上記加算器
４Ｃから受けた合成受信信号を対数増幅し、包絡線検波
回路５Ｂへ送出する。包路線検波回路５Ｂは、対数増幅
器５Ａより受けた合成受信信号について包路線を検波し
、この検波出力をＡ／Ｄ変換器５Ｃへ送出する。従って
、Ａ／Ｄ変換器５Ｃにおいて包路線検波回路５Ｂからの
検波出力をディジタル信号に変換し、断層像エコー（白
黒Ｂモード像）として表示系７へ出力することになる。

一方、ＣＦＭ処理系６は、位相検波回路６Ａ。

Ａ／Ｄ変換器６ＢＳＭＴＩ処理系６Ｃ，自己相関器６Ｄ
、演算部６Ｅを備えていて、システムコントローラ１の
制御下で次のような処理を行う。即ち、ＣＦＭ処理系６
において、位相検波回路６Ａは、上記加算器４Ｃからの
受信信号を受けて、この受信信号に対し直交位相検波し
、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、即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。そこで、互にドツプ
ラ検波出力を、Ａ／Ｄ変換器６Ｂによってディジタル信
号に変換し、ＭＴＩフィルタ６Ｃを通す。ここで、ＭＴ
Ｉとは、レーダで使用されている技術で、Ｍｏｖｉｎｇ
−Ｔａｒｇｅｔ−Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ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。

従って、ＭＴＩフィルタ６Ｃは、所定回数繰り返し送波
したレートパルスにおける同一ピ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ことにな
る。

このクラッタを除去した信号を周波数分析するため、Ｍ
ＴＩフィルタ６ｃの次段に自己相関器６Ｄがあり、この
自己相関器６Ｄは、２次元の多点数分析をリアルタイム
で行う機能構成のものであって、ＦＦＴ法によるものよ
りも演算数が少なくても済むものである。

この自己相関器６Ｄの次段の演算部６Ｅは、平均速度演
算部、分散演算部、パワー演算部を有している機能構成
のものである。そして、この自己相関器６Ｄにおいて、
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
パワーＴＰを求める。なお、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６
Ｃのカットオフ周波数以下に相当する移動物体からのエ
コーが除かれている。このようにして得られる血流情報
は表示系７へ出力することになる。

上述したようにＢモード処理系５及びＣＦＭ処理系６の
出力が加わる表示系７は、ＤＳＣ（ディジタル・スキャ
ン・コンバータ）７Ａ１力ラー処理部７Ｂ、Ｄ／Ａ変換
器７Ｃ、カラーモニタ７Ｄを備えている。この表示系７
において、ＤＳＣ７Ａは、第２図の詳細説明図に示す毎
くのブロック構成のものであり、３つのフレームメモリ
９〜１１、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１２，１６、折返
り判定器１３、補間器１４、スムージング処理器１５か
らなる。

そして、３つのフレームメモリ９．１０．１１は、シス
テムコントローラ１から加わる制御信号、１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。

尚、第３図は表示フレーム数を２倍にアップさせる２倍
補間の例である。上記Ｂモード像データ及びドプラデー
タを書き込む。

これらフレームメモリ９〜１１の出力側はＭＵＸ１２の
入力側にそれぞれ接続されている。

ＭＵＸ１２は、３つのフレームメモリ９〜１１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９にデータＷ３
を書き込んでいるときには、フレームメモリ１０．１１
からデータＲ，，Ｒ２を読み出し、これらのデータをＭ
ＵＸ１２へ出力する。同様に次フレームでは、フレーム
メモリ１０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１１．９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つのデータを読み出す。従って、ＭＵＸ
１２の出力Ｆ、、Ｆ２は第３図に示す関係となり、折返
り判定器１３、補間器１４、スムージング処理器１５に
加わる。

折返り判定器１３は、ＭＵＸ１２から受けたデータ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、血流による折返りと判定し、折返りを
指令する情報を補間器１４及びスムージング処理器１５
に出力する。

この折返り判定器１３の判定動作を具体的に説明すると
次のようになる。例えば第４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２に近ずく流れを順方向
とし、超音波探触子２がら遠ざかる流れを逆方向とする
。そして、第５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（前糸）、３２〜６３を順方向の流速（
赤系）と定義した場合、血流の折り返しは第６図に従っ
て以下説明するようになる。

第６図において、折返りが発生していない場合には、Ｏ
〜６３にはいっているデータＦ、、Ｆ２の補間データは
、データＦＩ２となる。しかし折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、ＦＨｏの位置になる。しかし
、この値が６４以上であることから、折返って下位６ビ
ツトの値、すなわち（ＦＨ６４）の値ＦＬとなる。

なお、ここで用いる折返り判定器１３におけるスレッシ
ュホールド・レベルは、全体値の３７８純度が適当であ
り、６４データの場合では２４が良い。

補間器１４は、折返り判定器１３の判定結果に応じて現
フレーム及び前フレーム間で血流情報に各種の補間を行
う。また、スムージング処理器１５は、補間器１４の補
間動作と同時に現フレーム及び前フレームに対してスム
ージング処′理を行う。

この補間器１４とスムージング処理器１５とによる同時
処理動作によって、ぼかし割合：αがα−３７４の場合
、時間軸：ｔに対するスムージング関数：ｈ（ｔ）の特
性が第７図に点線で示す如くの包絡特性となる。なお、
補間器１４で補間のみする場合には同図に一点鎖線で示
す如くの包路線特性となる。

これにより、例えば補間器１４より読み出されたデータ
Ｒ７及びＲ２に基づき、補正フレーム（ＲＩ＋Ｒ２）／
２を生成すると同時に、スムージング処理器１５により
オリジナルデータ自体も（１−α）Ｒ＋　＋αＲ２の如
くスムージングすることから、ＭＵＸ１６の出力データ
は第３図及び第８図に示す関係となる。

このＭＵＸ１６の出力データは、カラー処理回路７Ｂに
送出される。そして、このカラー処理回路７Ｂでは、■
−６２表示の場合には、超音波探触子２に近ずく流れは
赤色系に変換され、超音波探触子２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モード像情報とともにＤＳＣ７Ａ
において走査変換され、カラー処理回路７Ｂ及びＤ／Ａ
変換器７Ｃを介してカラーモニタ７Ｄに出力され、これ
によりカラー表色される。

このカラー表色に再して、ＤＳＣ７Ａにおいて上記した
ように補間と同時にスムージングの処理がなされている
ため、オリジナルデータの黒ぬけが除去され、オリジナ
ルフレームとのフレーム画像における見え方の差を無く
すことができた。

次に、本発明の第２の実施例を説明する。この第２の実
施例は、上記した第１の実施例における折返し判定器、
補間器スムージング処理器の各機能を第９図に示すＲＯ
Ｍ１７に持たせ、このＲＯＭ１７を第１図及び第２図で
説明したＤＳＣ７に適用している。すなわちＲＯＭ　１
６　ａ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１０図に示すようにＦｌ＞Ｆ２゜Ｆｌ　
−Ｆ２　　ｌ　＞ｖ＋ｈ　（Ｖ＋ｈはスＩｚッシュ＊−
ルドレベル）の場合には、 ■切換信号が００である時、（１＋２α）Ｆ／４＋　（
３−２α）（Ｆ２　＋６４）／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、ｆＦ＋＋（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、（３−２α）Ｆ／４−）−
（１＋２α）（Ｆ２　＋６４）／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、（１−α）Ｆ＋＋α（Ｆ２
　＋６４）の下位６ビツトのデータＦ。

を出力する。

（２）次に第１１図に示すようにＦｌ＜Ｆ２゜Ｆｌ　−
Ｆ２　１　＞Ｖ＋ｈの場合には、■切換信号が００であ
る時、（１＋２α）（Ｆ　ｓ　＋　６４　）　／　４　
＋　（３−２α）Ｆ２　／４の下位６ビツトのデータＦ
Ｌを出力する。

■切換信号が０１である時、（（Ｆ＋　＋６４）＋Ｆ２
１／２の下位６ビ・ソトのデータＦＬを出力する。

■切換信号が１０である時、（３−２α）（Ｆ　＋　＋
　６４　）　／　４　＋　（１＋　２α）Ｆ２／４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、（１−α）　　（Ｆ＋６４
）＋αＦ２の下位６ビツトのデータＦＬを出力する。

（３）（１）、（２）以外の場合、即ちＦｌとＦ２の間
で折返りが起きていない場合には、■切換信号が００で
ある時、（１＋２α）Ｆ／４＋　（３−２α）Ｆ２　／
４の下位６ビ・ソトのデータＦＬを出力する。

■切換信号が０１である時、（Ｆｌ　＋Ｆ２　）／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、（３−２α）Ｆ／４＋　（
１＋２α）Ｆ２／４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、（１−α）Ｆ＋＋αＦ２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荷重平均処理すれ
ば、折返りに応じて４倍の補間が行なえ、同時にオリジ
ナルデータのスムージングを行える。

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。また血流の折返りを切換信号で
判定するので、折返りに応じて適切な補間フレームの生
成を行なえる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、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、現フレームの診断情報と前フレーム
の診断情報間の補間を行うと同時に、その現フレーム及
び前フレーム自体に対しスムージングを行うから、フレ
ーム数の向上とともに血流内の黒ぬけが除去されたなめ
らかな超音波画像が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された第１の実施例の超音波診断
装置の回路構成を示すプロ・ツク図、第２図は本発明の
第１実施例の要部をなすＤＳＣの詳細説明図、第３図は
ＤＳＣ内各部の出力状況を示すタイムチャート、第４図
は血管における血流の順流及び逆流を示す図、第５図は
流速データの順流及び逆流の割り付けを示す図、第６図
は血流により折返りを説明するための図、第７図はスム
ージング関数特性を示す図、第８図はスムージングを行
った場合のフレーム画像の変化を示す図、第９図乃至第
１１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・・・システムコントローラ　２・・・超音波探触子
３・・・送信系　４・・・受信系５・・・Ｂモード処理系　６・・・ＣＦＭ処理系７・・
・表示系　８・・・操作スイッチ９〜１１・・・フレー
ムメモリ　１２・・・ＭＵＸ１３・・・折返り判定器　
１４・・・補間器１５・・・スムージング処理器　１６
・・・ＭＵＸ１７・・・ＲＯＭ第７図

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処理系と、前記受波信号にお
ける血流によるドプラ偏移信号に基づき２次元の血流情
報を得る処理系と、前記各処理系からの診断情報に基づ
き診断情報画像を得る表示制御手段と、を有する超音波
診断装置において、前記表示制御手段には、順次フレーム単位で入力する前
記血流情報を書き込む複数のフレームメモリと、該各フ
レームメモリから現フレーム及び前フレームの血流を読
み出す読み出し手段と、この読み出し手段で得た現フレ
ーム及び前フレームの血流情報を比較し血流の折返りを
判定する判定手段と、この判定手段に判定結果が生じた
とき、現フレーム及び前フレーム間で血流に対応した補
間を行う補間手段と、この補間手段の補間動作と同時に
現フレームに対してスムージング処理を行うスムージン
グ処理手段を、具備することを特徴とする超音波診断装
置。