JPH06327672A

JPH06327672A - 超音波ドプラ診断装置

Info

Publication number: JPH06327672A
Application number: JP5115897A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Uchibori; 孝信内堀
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1994-11-29
Also published as: US5485844A

Abstract

(57)【要約】【目的】ドプラスペクトラムを見易くし、最大周波数の
トレースを容易にすると共に、流速ヒストグラムを計測
したときのパワーの変動を抑制することにより、操作上
の負担を軽減し、診断時間の短縮を図る。【構成】診断部位との間で超音波信号を送受信する送受
信手段１１、１２と、受信信号から所望のレンジゲート
位置の血流に起因したドプラ信号を抽出する抽出手段４
０、４２、６０〜６３と、ドプラ信号に基づいて瞬時毎
のスペクトラムから成るドプラスペクトラムを演算する
スペクトラム演算手段６４と、一定時間幅内の複数のド
プラスペクトラム毎に、周波数成分について時間方向に
平均処理するスペクトラム処理手段７０と、この処理結
果を表示するスペクトラム表示手段３０〜３２とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波のドプラ効果
を利用して、血流など、体内の流体の運動状態を診断す
る超音波ドプラ診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波パルスドプラ法と超音波パ
ルス反射法とを併用し、一つの超音波プローブで断層像
（白黒Ｂモード像）と血流情報とを得るとともに、少な
くともその血流情報をリアルタイムで表示するようにし
た超音波ドプラ診断装置が知られている。

【０００３】この超音波ドプラ診断装置の一例を図８に
基づき説明する。この診断装置は血流情報として血流速
度を計測するものである。図８に示す診断装置は、超音
波振動子２０１に接続された送信用のパルサ２０２及び
受信用の前置増幅器２０３を有する。前置増幅器２０３
の出力側には、ミキサ２０４、ローパルスフィルタ２０
５、サンプルホールド回路２０６、バンドパスフィルタ
２０７、及び周波数分析器２０８を介して表示器２０９
に接続されている。

【０００４】この超音波ドプラ診断装置はまた、送信制
御及び受信制御のためのパルス発生回路２１０と、レン
ジゲート制御用のレンジゲート回路２１１とを備えてい
る。パルス発生回路２１０は分周回路、ゲート回路など
を備えており、所定周波数のクロックパルスａ（図９参
照）を発生させ、そのクロックパルスａをレンジゲート
回路２１１及びミキサ２０４に供給するとともに、その
クロックパルスａに基づいて超音波繰返し周波数に相当
するレートパルスｂ（図９参照）を生成し、そのレート
パルスｂをパルサ２０２及びレンジゲート回路２１１に
供給する。

【０００５】上記パルサ２０２は、供給されたレートパ
ルスｂに基づいて高電圧の駆動電圧パルスを生成し、そ
の駆動電圧パルスにより超音波振動子２０１を励振す
る。この励振に伴って、超音波振動子２０１は超音波パ
ルス信号を生体Ｐ内に送波する。送波された超音波パル
ス信号の一部は、生体Ｐ内の血管壁ＢＷ及び血管内の血
流Ｂ（主に赤血球）で反射して超音波エコー信号とな
る。この超音波エコー信号は再び同一の超音波振動子２
０１により受信され、電圧エコー信号ｄ（図９参照）に
変換される。

【０００６】この電圧エコー信号ｄは、超音波のドプラ
効果を反映した受信信号となる。つまり、生体Ｐ内を流
れている血流に対して超音波パルスを送波すると、流動
する血球によって散乱され、ドプラ偏移を受ける。この
ため、超音波ビームの中心周波数ｆｃがｆｄだけ変化
し、受信周波数ｆはｆ＝ｆｃ＋ｆｄとなる。このドプラ
偏移周波数ｆｄは、血流速度ｖ、超音波ビームと血管の
成す角度θ、音速ｃとして、およそ以下のように表され
る。

【０００７】

【数１】ｆｄ＝｛（２・ｖ・ cosθ・ｆｃ）／ｃ｝・ｆｃこのため、受信電圧信号ｆｄからドプラ偏移周波数ｆｄ
を検出することにより血流速度ｖを知ることができるか
ら、この検知に向けて上述した受信経路が動作する。

【０００８】すなわち、前置増幅器２０３は電圧エコー
信号ｄを増幅し、その増幅信号をミキサ２０４に出力す
る。ミキサ２０４は、増幅されたエコー信号ｄとクロッ
クパルスａとを混合し、その混合信号を次段のローパス
フィルタ２０５に出力する。ローパスフィルタ２０５
は、入力する混合信号の内、超音波搬送周波数などの高
周波成分を除去し、ドプラ偏移周波数ｆｄを中心とする
低周波分のみをサンプルホールド回路２０６に出力す
る。

【０００９】このサンプルホールド回路２０６は、血流
Ｂの速度の観測位置、すなわちサンプリング・ラスタ上
の血流Ｂに対するレンジゲート（サンプリングポイン
ト、サンプリングボリュームともいう）の位置のみのド
プラ偏移信号を抽出するための回路である。この信号抽
出を行うために、サンプルホールド回路２０６にはレン
ジゲート回路２１１からサンプリングパルスｃが供給さ
れる。レンジゲート回路２１１は遅延時間を任意に設定
できる回路で、超音波パルスが振動子２０１とレンジゲ
ート位置Ｏとの間を往復伝搬するに等しい時間だけレー
トパルスｂよりも遅延させ、且つ、設定されたパルス幅
のサンプリングパルスｃ（図９参照）を形成し、このパ
ルスｃをサンプルホールド回路２０６に供給する。な
お、レンジゲート位置Ｏは、オペレータにより、Ｂモー
ド断層上の血流速度を得たい血管の位置に、トラックボ
ールやジョイスティックで任意に設定される。

【００１０】サンプルホールド回路２０６は、体表面か
らレンジゲート位置Ｏに対応したサンプリングパルスｃ
でローパルスフィルタ２０５の出力信号をサンプル・ホ
ールドし、そのホールド結果をバンドパスフィルタ２０
７に出力する。バンドパスフィルタ２０７では、サンプ
ルホールド回路２０６のサンプリングで生じた高調波成
分や血管などの固定反射信号及び比較的遅い生体内の動
きに拠るドプラ偏移周波数が除去され、血流Ｂのドプラ
偏移周波数のみが抽出される。この抽出信号が次段の周
波数分析器２０８に送られ、高速フーリエ変換などの周
波数分析によってドプラ偏移周波数の周波数スペクトル
パターン（ドプラスペクトラム）が演算される。この周
波数スペクトルパターンは、時間（横軸）の経過に伴う
ドプラ偏移周波数（血流速度に対応：縦軸、各周波数成
分の強度は輝度で表される）の変化を示すもので、表示
器２０９にて例えば図１０に示す如くリアルタイムに表
示される。

【００１１】さらに、血流状態を詳細に検討しようとし
て、最大血流速度の時間変化を見ることがある。この場
合、図１１中の太線で図示した如く、フリーズ後に、表
示画像上で最大値（即ち最大周波数）をトレースし、そ
のトレースした値のみを取り出す。

【００１２】また、上述のようにして表示された周波数
スペクトルパターンをフリーズし、そのパターン上のあ
る位置（時刻）をカーソルなどで指定（図１２のマーカ
Ｍ参照）することにより、指定時刻における速度成分の
分布を演算器（図示せず）により演算し、その分布を表
示するようにしている。この速度成分分布は、通常、図
１３に示すように、横軸に周波数（血流速度に対応した
ドプラ偏移周波数）をとり、縦軸に各周波数成分の強度
（パワー）をとったものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た超音波ドプラ診断装置の画像処理には以下の問題があ
る。この問題は、超音波振動子２０１が受信するエコー
信号には血球の反射成分に伴うスペックル成分が存在す
ることに起因する。

【００１４】具体的には、エコー信号を解析して得られ
たドプラスペクトラムは図１０に示すように、縦軸（周
波数：血流速度）方向に小刻みに変動し、速度成分分布
は図１３に示すように縦軸（パワーを表す軸）方向に大
きく且つ小刻みな時間で変動する画像となり、血流状態
を的確に反映させた画像とは言い難いものとなる。

【００１５】この結果、ドプラスペクトラムを観察した
場合、周波数方向の変動が大きく、しかも粗密の程度も
激しいことから、周波数帯域の認識が困難である。

【００１６】また、ドプラスペクトラム上で最大周波数
をトレースする場合、図１１に示すように、トレースが
小刻みに上下せざるを得ず、トレース作業を行い難くな
り、操作者に無用な操作上の負担を強いていた。

【００１７】さらに、医師などの操作者が、図１３のよ
うに変動が大きい速度成分分布像を観察しても、その全
体像がいかなるものかを認識することは難しい。このた
め、必然的に、ドプラスペクトラム上での速度成分の演
算位置（時間位置）の指定（図１２参照）をカーソルな
どを使って何回も繰り返し、その都度表示される速度成
分分布画面を見ながら、観察可能な分布像か否かをその
都度判断しなければならない。このように、従来の超音
波ドプラ診断装置を使って流速ヒストグラム（速度成分
分布）を表示させる場合、操作者に過大な操作労力を強
いることが多くなると共に、診断時間も長時間化すると
いう問題があった。

【００１８】この発明は、上述した従来技術の問題に鑑
みてなされたもので、ドプラスペクトラム上でのスペッ
クルに起因した周波数軸方向の変動を抑制して、視認性
に優れたスペクトラムを表示できる超音波ドプラ診断装
置を提供することを目的とする。また、ドプラスペクト
ラム上での最大周波数のトレースを容易に且つ作業性良
く行えるようにすることを、別の目的とする。さらに、
速度成分分布像におけるスペックルに起因した強度（パ
ワー）軸方向の変動を抑制して、速度成分分布の全体像
を容易に認識できるようにするとともに、操作者の操作
上の負担を軽減し、診断時間を短縮させることを更に別
の目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、この発明に係る超音波ドプラ診断装置は、被検体内
の運動流体を含む診断部位との間で超音波ビームを送受
信する送受信手段と、この送受信手段により得られた受
信信号から所望のレンジゲートの位置の流体に起因した
ドプラ信号を抽出する抽出手段と、この抽出手段により
抽出されたドプラ信号に基づいて瞬時毎のスペクトラム
から成るドプラスペクトラムを演算するスペクトラム演
算手段と、このスペクトラム演算手段により演算された
一定時間幅内の複数のドプラスペクトラム毎に、周波数
成分についての時間方向及び周波数成分についての周波
数方向の内の少なくとも一方について平均処理又は最大
値検出処理するスペクトラム処理手段と、このスペクト
ラム処理手段により処理された結果を表示するスペクト
ラム表示手段とを備えた。

【００２０】前記スペクトラム処理手段は、前記時間幅
を自動的に演算する時間幅演算部を備えることが望まし
い。

【００２１】また、前記スペクトラム処理手段は、前記
時間幅を自動的に演算する時間幅演算部と、この時間幅
演算部により演算された時間幅に対応した、遅延時間毎
の係数を演算する係数演算部と、この係数演算部が演算
した係数に基づいて各周波数成分毎に複数の瞬時スペク
トラムを時間方向に平均する平均部とを備えることが望
ましい。

【００２２】前記時間幅演算部は、前記超音波ビームの
幅に相当するスペックルの持続時間に関連させた前記時
間幅を演算する構成にすることが望ましい。また、前記
時間幅演算部は、流体速度の変化率を演算する機構と、
その変化率に基づいて流れの性質がほぼ同じと見做せる
時間を前記時間幅として定める機構とを備えた構成にす
ることが望ましい。

【００２３】一方、前記スペクトラム表示手段により表
示されたドプラスペクトラム上で指定された任意時相に
おける流速の速度成分分布を演算するヒストグラム演算
手段と、このヒストグラム演算手段により演算された速
度成分分布を表示するヒストグラム表示手段とを付加し
た構成も採ることができる。

【００２４】

【作用】診断部位との間で超音波信号を送受信すること
による受信信号から、Ｂモード断層像上で別途指定した
レンジゲートの位置の血流に起因したドプラ信号が抽出
される。このドプラ信号に基づいて、流体速度（血流速
度）に対応した流速（ドプラ偏移周波数）及びその強度
（パワー）の時間変化であるドプラスペクトラムが演算
される。そして、一定時間幅内の複数のドプラスペクト
ラム毎に、周波数成分についての時間方向及び周波数成
分についての周波数方向の内の一方又は両方について平
均処理又は最大値検出処理に付され、この処理結果がモ
ニタに表示される。これにより、例えば血流のスペック
ルに起因した、ドプラスペクトラム上の小刻みな変動が
少なくなり、全般に輪郭のはっきりしたスペクトラムが
得られる。このため、ドプラスペクトラム上で、最大周
波数（最大流速）を簡単にトレースできる。

【００２５】また、このドプラスペクトラム上で任意時
相を指定することにより、その時相における流速の速度
成分分布（流速ヒストグラム）が得られる。この速度成
分分布においても、血流のスペックルに起因した強度
（パワー）の変動が小さくなり、周波数帯域の拡がりを
容易に且つ精度良く把握できる。

【００２６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図７を参
照して説明する。

【００２７】この実施例に係る超音波ドプラ診断装置は
図１に示すように、電子走査型の超音波プローブ（以
下、単にプローブという）１１と、このプローブ１１に
接続された電子走査部１２とを備えている。

【００２８】電子走査部１２は、基準クロックを発生さ
せる基準発振器２０と、その基準クロックを受けて遅延
駆動信号を生成するディレーライン２１（後述する受信
時の遅延も兼用）と、このディレーライン２１からの遅
延駆動信号を受けてプローブ１１のアレイ型の圧電振動
子群を励振させるパルサ２２とを備えている。また、こ
の電子走査部１２には受信系の回路も内臓されている。
つまり、プローブ１１に接続された前置増幅器２３と、
この前置増幅器２３の出力信号を遅延させるディレーラ
イン２１と、このディレーライン２１の遅延信号を加算
する加算器２４と、この加算器２４の出力信号を対数増
幅及び包絡線検波に付す検波器２５とを備えている。デ
ィレーライン２１と加算器２４とにより受信エコー信号
の整相加算が行われ、これにより電子走査に付される。

【００２９】検波器２５の出力信号はＢモード断層像の
画像信号としてＤＳＣ（デジタル・スキャン・コンバー
タ）３０に供給され、このＤＳＣ３０において超音波走
査から標準ＴＶ走査の信号に変換される。ＤＳＣ３０の
変換信号は、Ｄ／Ａ変換器３１を介して表示器３２（Ｃ
ＲＴ）に送られる。

【００３０】電子走査部１２の加算器２４の出力端は、
さらに、位相検波用のミキサ４０を介してローパスフィ
ルタ４２に至る。ミキサ４０及びローパスフィルタ４２
は共に、図示していないが２チャンネルの構成である。
また電子走査部１２の基準発振器２０の出力端が、ミキ
サ４０の一方のチャンネルに直接接続されるとともに、
９０度移相器４１を介してミキサ４０他方のチャンネル
に接続されている。このため、電子走査部１２における
整相加算された受信エコー信号がミキサ４０に加えられ
るほか、基準発振器２０からの基準信号ｆ_０及び９０度
の位相差をもった基準信号ｆ_０がミキサ４０の２チャン
ネルに各々加えられる。これにより、ミキサ４０はドプ
ラ偏移信号ｆ_ｄと「２ｆ_０＋ｆ_ｄ」の信号をローパスフ
ィルタ４２に出力する。このローパスフィルタ４２で
は、ミキサ４０からの混合信号の内の高周波成分が除去
され、ドプラ偏移信号ｆ_ｄのみが得られる。このドプラ
偏移信号ｆ_ｄは血流情報を演算するための位相検波出力
であり、次段のドプラスペクトラム演算部５０に出力さ
れる。

【００３１】このドプラスペクトラム演算部５０は、サ
ンプリングパルスを出力するレンジゲート回路６０と、
そのサンプリングパルスを入力するサンプルホールド回
路６１と、このサンプルホールド回路６１の出力をフィ
ルタリングするバンドパスフィルタ６２と、このフィル
タ６２の出力をデジタル化するＡ／Ｄ変換器６３と、こ
のＡ／Ｄ変換器６３の変換出力を周波数解析する周波数
分析器６４とを備えている。サンプルホールド回路６
１、バンドパスフィルタ６２、及びＡ／Ｄ変換器６３は
図示していないが共に２チャンネルである。周波数分析
器６４の出力端はスペクトラム平均回路７０を通してＤ
ＳＣ３０に接続されている。

【００３２】サンプルホールド回路６１は、生体内の所
望深さ位置の血流だけのドプラ信号を抽出しようとする
もので、前記ローパルスフィルタ４２の位相検波出力信
号がサンプルホールド回路６１の入力信号となってい
る。

【００３３】レンジゲート回路６０は、後述する操作パ
ネル８２から与えられるレンジゲート位置信号に基づい
て遅延時間を任意に設定可能な回路構成になっており、
プローブ１１と所望のレンジゲート（サンプリングポイ
ント、サンプリングボリュームともいう）の位置との間
を超音波信号が往復するに相当する時間だけレートパル
スよりも遅延させ、且つ、設定幅を有するサンプリング
パルスをサンプルホールド回路６１に供給する。これに
より、サンプルホールド回路６１は、ローパスフィルタ
４２からの位相検波出力信号をサンプリングパルスでサ
ンプルホールドする。このサンプルホールドされた位相
検波信号はその後、バンドパスフィルタ６２を通過し、
このフィルタ６２により、サンプルホールド回路６１で
のサンプリングにより生じた高調波成分、血管壁などか
らの固定反射信号、さらには比較的遅い動きに拠るドプ
ラ偏移周波数に相当した成分が除去され、血流に拠るド
プラ信号のみが抽出される。

【００３４】周波数分析器６４は高速フーリエ変換回路
を有し、バンドパスフィルタ６２から入力したドプラ偏
移周波数の周波数解析を行い、その解析結果、即ちドプ
ラスペクトラム（周波数スペクトルパターン）をスペク
トラム平均回路７０を介してＤＳＣ３０に出力する。こ
れにより、表示器３２には、Ｂモード断層像と並列にド
プラスペクトルが分割表示されるようになっている。

【００３５】スペクトラム平均回路７０は図２に示すよ
うに、１つの係数決定回路７１と複数の重み付け遅延加
算回路７２−１…７２−ｍとから形成されている。

【００３６】係数決定回路７１は、一定時間内の平均速
度からスペックル持続時間を算出し、そのスペックル持
続時間を反映した複数個「ｎ＋１」の係数を決定し、そ
の複数個の係数を重み付け遅延加算回路７２−１…７２
−ｍに夫々供給する。例えば、レートパルスの繰り返し
周波数＝３ｋＨｚ、１回のＦＦＴ（高速フーリエ変換）
処理に用いるデータ点数＝６４（図２では６４＝ｍ）、
ＦＦＴ処理間のデータのずらし点数＝８、超音波ビーム
幅＝１ｍｍ、血流の平均速度＝１０ｃｍ／秒、とする
と、超音波ビーム幅に相当するスペックル持続時間は、

【数２】１［ｍｍ］／１０［ｃｍ／秒］＝０．０１［秒］となる。これをＦＦＴ処理の回数に換算すると、

【数３】０．０１／｛（１／３０００）×８｝で、４回となる。

【００３７】そこで、ｎ＋１個の係数Ｋ₀〜Ｋ_nは例え
ば、

【数４】に設定し、これらの係数値に対応した係数設定信号をｍ
個の重み付け遅延加算回路７２−１…７２−ｍに夫々供
給する。

【００３８】さらに、ｍ個の重み付け遅延加算回路７２
−１…７２−ｍの各々は、ＦＩＲフィルタの構成を有す
るもので、ｎ個の遅延素子から成る遅延素子群７３と、
この遅延素子群７３による遅延出力を受けて係数を掛け
るｎ＋１個の乗算器から成る乗算器群７４と、各乗算器
の出力を加算する加算器７５とを備えている。

【００３９】遅延加算回路７２−１…７２−ｍの各々の
遅延素子群７３には、周波数分析器６４の出力の内の対
応する周波数成分の解析結果が個別に入力し、サンプル
毎に遅延が掛けられて高次の遅延素子側に送られる。前
述した係数決定回路７１で決定した係数設定信号は、各
々、各重み付け遅延加算回路７２−１（…７２−ｍ）の
乗算器群７４に供給される。乗算器群７４のｎ＋１個の
乗算器は、係数設定信号に応じて自己の係数Ｋ₀〜Ｋ_n
を指令された値に逐一、更新・設定する。

【００４０】これにより、遅延加算回路７２−１…７２
−ｍの各々では、周波数解析された周波数成分毎のデー
タを、超音波ビーム幅に相当するスペックル持続時間に
基づく係数Ｋ₀〜Ｋ_nにより重み付き遅延加算する。つ
まり、周波数分析器６４の分析結果は、その周波数成分
毎に、デジタル・フィルタ（ＦＩＲフィルタ）により一
定時間毎の移動平均で時間方向に平均処理される。この
周波数成分毎の平均結果は、各々、ＤＳＣ３０に供給さ
れる。

【００４１】なお、この実施例では、移動平均処理する
データの時間幅は、スペックル持続時間の１倍とした
が、必ずしもこれに限定されることなく、スペックル持
続時間の数倍又は数分の１の値としてもよい。また、
「０」以外の係数を設定する場合、上述したように全て
「１」とするものに限定されることはなく、任意の値を
採り得る。

【００４２】また、スペクトラム平均回路７０の出力側
には、図１に示すように、フリーズ用メモリ８０及びヒ
ストグラム演算回路８１が設けられている。フリーズ用
メモリ８０は、スペクトラム平均回路７０の平均処理結
果を随時、数フレーム分、更新・記憶可能になってお
り、操作パネル８２からフリーズ指令信号が与えられた
とき、記憶している指定フレームの平均化されたドプラ
スペクトラム・データをＤＳＣ３０及びヒストグラム演
算回路８１に出力するようになっている。これにより、
オペレータが操作パネル８２からドプラスペクトラムの
フリーズを指定すると、リアルタイムに表示されていた
ドプラスペクトラム（平均化されたスペクトラム）の画
像がフリーズされる。

【００４３】ヒストグラム演算回路８１はコンピュータ
を有し、フリーズ指令信号に付勢されて、フリーズ用メ
モリ８０からフリーズに係るドプラスペクトラムデータ
を読み込む。そして、後述する図３記載の処理に基づい
て、指定された時相の速度成分分布、即ち流速ヒストグ
ラムを演算し、その演算結果をＤＳＣ３０に供給する。
これにより、表示器３２には流速ヒストグラムも合わせ
て表示される。

【００４４】操作パネル８２はオペレータが任意に操作
可能なトラックボールやキーボードを備えており、この
パネル８２の操作を介して前述したレンジゲート位置信
号及びフリーズ指令信号を出力するとともに、表示器３
２に表示されたドプラスペクトラム（平均化されたスペ
クトラム）上の演算位置（即ち、時間位置）信号をヒス
トグラム演算回路８１に出力する。なお、レンジゲート
位置信号及び演算位置信号に対応して所定のマーカーが
図示しないグラフィックメモリから読み出され、これら
のマーカーが表示器３２に表示される。

【００４５】さらに、レンジゲート位置信号は電子走査
部１２のディレーライン２１にも送られ、指定したレン
ジゲートの位置に対応した走査線上に受信超音波ビーム
を絞ることができるようになっている。

【００４６】続いて、ヒストグラム演算回路８１の処理
を図３に基づき説明する。

【００４７】図３のステップ９０において、ヒストグラ
ム演算回路８１は、操作パネル８２からのフリーズ指令
信号をチェックすることにより、ドプラスペクトラムの
フリーズが指令されたか否かを判断する。この判断でＮ
Ｏ（フリーズは指令されていない）のときは、ステップ
９０の判断を繰り返しながら待機する。しかし、ＹＥＳ
（フリーズ指令）となるときは、ステップ９１以降の処
理に移る。

【００４８】ステップ９１では、フリーズが指令された
ときのドプラスペクトラムデータ（スペクトラム平均回
路７０により平均処理されたスペクトラム）をフリーズ
用メモリ８０から読み込む。次いでステップ９２では、
操作パネル８２から出力される演算位置信号、すなわち
表示されているドプラスペクトルでの時間軸（横軸）上
の１点を、マーカＭ（図６参照）を移動することにより
指定し、その点の信号が読み込まれる。

【００４９】さらに、ステップ９３において、マーカー
Ｍで指定された時相の周波数成分（流速成分）の各々と
そのパワー（強度）との分布データが流速ヒストグラム
（速度成分分布）データとして形成される。

【００５０】次いでステップ９４において、ステップ９
３で演算した流速ヒストグラムデータが表示される。こ
の結果、表示器３２には、例えば図７に示す流速ヒスト
グラムが断層像及びドプラスペクトラムと合わせて表示
される。

【００５１】この実施例では、周波数分析器６４が本発
明のスペクトラム演算手段を構成し、スペクトラム平均
回路７０が本発明のスペクトラム処理手段を構成してい
る。また、スペクトラム平均回路７０の内、係数決定回
路７１が本発明の時間幅演算部及び係数演算部を成し、
重み付け遅延加算回路７２−１…７２−ｍが本発明の平
均演算部を成している。さらに、ヒストグラム演算回路
８１は本発明のヒストグラム演算手段を形成している。

【００５２】さらに、本実施例の全体動作を説明する。

【００５３】この超音波ドプラ診断装置が起動すると、
電子走査部１２は、基準信号発生器２０から出力される
レートパルス及び図示しない制御回路から出力される、
サンプルモード及びラスタアドレスを指令する走査指令
信号（例えばセクタ走査の信号）に付勢されて、プロー
ブ１１を励振し、超音波信号を被検体内に送波させる。
この超音波信号は被検体の各部で反射し、再びプローブ
１１で受信される。プローブ１１からは超音波エコー信
号に対応する電気信号に変換され、電子走査部１２で受
信フォーカスが掛けられ、指定ラスタアドレスの画像信
号に検波・変換される。このＢモード断層像を形成する
画像信号はＤＳＣ３０に供給される。

【００５４】一方、電子走査部１２で受信フォーカス
（整相加算）が掛けられた、指定ラスタアドレスの受信
信号はミキサ４０、ローパルスフィルタ４２で位相検波
された後、ドプラスペクトラム演算部５０に出力され
る。この演算部５０では、オペレータが指定したレンジ
ゲートの位置のドプラ信号がサンプルされ、リアルタイ
ムに周波数解析される。この解析で得られるドプラスペ
クトラムのデータは、スペクトラム平均回路７０に出力
される。

【００５５】スペクトラム平均回路７０では前述したよ
うに、周波数毎に、スペックル持続時間に対応した時間
だけ平均処理されて、ＤＳＣ３０に出力される。

【００５６】ＤＳＣ３０に供給されたＢモードの画像デ
ータ及び平均処理されたドプラスペクトラムのデータ
は、標準ＴＶ走査方式の画像に合成・変換され、Ｄ／Ａ
変換器３１を介して表示器３２に供給される。この結
果、表示器３２には、診断部位のＢモード断層像とドプ
ラスペクトラムとが例えば分割表示される。

【００５７】この内、平均化されたドプラスペクトラム
は例えば図４に示すように、横軸に時間を、縦軸にドプ
ラ偏移周波数（流速）をとってリアルタイムに表示され
る。この図４のドプラスペクトラムは、前述した従来手
法に係るドプラスペクトラム（図１０参照）に比べ、平
均化（平滑化）に拠って、全体に密であり、上下端の輪
郭が単純化され且つ明確な帯状のスペクトラムとして表
現される。つまり、従来のようにスペクトラムが上下に
大きく変動し、粗密の程度が大きくなるということがな
い。

【００５８】したがって、操作者にとって、ドプラスペ
クトラムの視認性が向上に、その周波数幅は一目瞭然と
なる。

【００５９】また、ドプラスペクトラムの最大周波数を
トレースする場合、まず、スペクトラム画像がフリーズ
される。この状態で、操作者がトラックボールなどを操
作することにより、ドプラスペクトラムの最大周波数
（最大血流速度）が図５の如くトレースされる（同図中
の太線参照）。このトレースは、上端の輪郭が平均処理
により単純化・平滑化されているため、従来の平均化し
ないドプラスペクトラムに拠る場合（図１１参照）に比
べて上下方向の無用な凹凸が少ないから、トレースすべ
き輪郭を容易に認識でき、トレース作業を短時間で的確
に作業性良く行うことができる。

【００６０】さらに、流速ヒストグラム（速度成分分
布）を表示させる場合、まず、操作者は操作パネル８２
からフリーズ指令信号を出力させる。これにより、ヒス
トグラム演算回路８１では図３のステップ９１〜９５の
処理が行われ、その途中で、演算位置（時刻）がマーカ
ーＭで図６の如く指令される。そして、その指定時相の
流速ヒストグラムが表示器３２にて例えば図７に示す如
く、他の画像と共に表示される。

【００６１】この図７の流速ヒストグラムから分かるよ
うに、時間軸方向の平均処理により、従来の解析結果で
ある図１３の流速ヒストグラムに比べ、パワーの変動が
著しく抑制されている。つまり、図１３に示された、ス
ペックル成分に因るパワーの小刻みな変動が平滑化さ
れ、流速分布範囲全体に滑らかになっている。

【００６２】つまり、血流状態を的確に反映させ且つス
ペックルに起因した変動の小さい流速ヒストグラムが直
ちに自動表示される。この流速ヒストグラムは縦軸方向
の無用な変動が抑制されているので、その全体像を容易
に認識できる。また、ドプラスペクトラム上で速度成分
の演算位置（時間位置）を何回も指定し直したり、観察
可能な流速ヒストグラムか否かをその都度判断するなど
の手間が殆ど不要になるから、操作者の操作上の負担が
著しく軽減され、また流速ヒストグラムの解析を伴う診
断の時間も大幅に短縮される。

【００６３】なお、上述した実施例では、スペクトラム
平均回路７０の係数決定回路７１が一定時間内の血流の
平均速度からスペックル持続時間を算出し、このスペッ
クル持続時間に基づいて係数を決定する構成を説明した
が、この発明は必ずしもそのような構成に限定されな
い。例えば、血流の瞬時の平均速度や最大速度から上記
スペックル持続時間を算出するようにしてもよいし、さ
らに、血流の瞬時の平均速度や最大速度の変化率（加速
度）を演算し、この変化率から、流れの性質がほぼ同じ
であると見做せる時間を算出し、この見做し時間に基づ
いて係数を決定してもよい。勿論、操作者が任意の時間
を設定し、その任意の時間に基づいて係数を決定すると
してもよい。

【００６４】また、スペクトラム平均回路７０における
乗算器群７４では、各周波数データについて、４個の係
数Ｋ₀〜Ｋ₃（＝１）に拠る４個の乗算器の乗算結果を
加算処理（平均処理）する場合を例示したが、４個の乗
算器の乗算結果の内の最大値を保持する最大値保持機構
を設け、各周波数データの最大値を個々の出力するよう
にしてもよい。さらに、平均処理又は最大値検出処理に
用いる乗算器の個数は、４個の限定されず、任意数でよ
い。

【００６５】さらにまた、前述した実施例のスペクトラ
ム平均回路７０は、各周波数成分について時間軸方向に
平均する処理としたが、必ずしもそのような処理内容に
限定されない。例えば、各周波数データを周波数方向に
平均処理又は最大値検出処理するようにしてもよいし、
両者を組み合せても良い。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る超
音波ドプラ診断装置では、演算されたドプラスペクトラ
ムを一定時間幅の複数の瞬時スペクトラムに関して平均
処理や最大値検出処理を行ってから表示するようにした
ので、ドプラスペクトラムが全般に濃く、輪郭がはっき
りした状態で表示される。これにより、ドプラスペクト
ラムに対する視認性が高まり、その全体像や周波数帯域
の拡がり状態を容易に把握できる一方で、最大周波数
（最大流速）をトレースする場合でも、小刻みな凹凸が
少なくなるから、操作性良く、容易に行うことができ、
診断時間を短縮を図ることができる。

【００６７】また、血流速度などの速度成分分布は、上
述のように平均処理又は最大値検出処理されたドプラス
ペクトラムを使って演算・表示されるので、上下方向
（パワーを表す軸方向）の変動が抑制された、周波数帯
域の拡がりが明確な分布画像となり、これにより、操作
上の負担が著しく軽減され、また流速ヒストグラムの解
析を伴う診断の時間も大幅に短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る超音波ドプラ診断装
置のブロック図。

【図２】スペクトラム平均回路の一例を示すブロック
図。

【図３】ヒストグラム演算回路の処理例を示すフローチ
ャート。

【図４】実施例におけるドプラスペクトラムの一例を示
すスペクトラム図。

【図５】実施例におけるドプラスペクトラムの最大周波
数のトレースの様子を示す説明図。

【図６】実施例におけるドプラスペクトラム上での任意
時相の指定例を示す説明図。

【図７】実施例における流速ヒストグラム（速度成分分
布）の一例を示すヒストグラム図。

【図８】従来の超音波ドプラ診断装置の一例を示すブロ
ック図。

【図９】図８の超音波ドプラ診断装置の動作を示すタイ
ミングチャート。

【図１０】従来のドプラスペクトラムの一例を示すスペ
クトラム図。

【図１１】従来のドプラスペクトラムに対する最大周波
数のトレースを示す説明図。

【図１２】従来のドプラスペクトラム上での任意時相の
指定例を示す説明図。

【図１３】従来における流速ヒストグラム（速度成分分
布）の一例を示すヒストグラム図。

【符号の説明】

１１プローブ１２電子走査部３０ＤＳＣ３１Ｄ／Ａ変換器３２表示器４０ミキサ４２ローパスフィルタ５０ドプラスペクトラム演算部７０スペクトラム平均回路８０フリーズ用メモリ８１ヒストグラム演算回路８２操作パネル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内の運動流体を含む診断部位との
間で超音波ビームを送受信する送受信手段と、この送受
信手段により得られた受信信号から所望のレンジゲート
の位置の流体に起因したドプラ信号を抽出する抽出手段
と、この抽出手段により抽出されたドプラ信号に基づい
て瞬時毎のスペクトラムから成るドプラスペクトラムを
演算するスペクトラム演算手段と、このスペクトラム演
算手段により演算された一定時間幅内の複数のドプラス
ペクトラム毎に、周波数成分についての時間方向及び周
波数成分についての周波数方向の内の少なくとも一方に
ついて平均処理又は最大値検出処理するスペクトラム処
理手段と、このスペクトラム処理手段により処理された
結果を表示するスペクトラム表示手段とを備えたことを
特徴とする超音波ドプラ診断装置。
【請求項２】前記スペクトラム処理手段は、前記時間
幅を自動的に演算する時間幅演算部を備えた請求項１記
載の超音波ドプラ診断装置。
【請求項３】前記スペクトラム処理手段は、前記時間
幅を自動的に演算する時間幅演算部と、この時間幅演算
部により演算された時間幅に対応した、遅延時間毎の係
数を演算する係数演算部と、この係数演算部が演算した
係数に基づいて各周波数成分毎に複数の瞬時スペクトラ
ムを時間方向に平均する平均部とを備えた請求項１記載
の超音波ドプラ診断装置。
【請求項４】前記時間幅演算部は、前記超音波ビーム
の幅に相当するスペックルの持続時間に関連させた前記
時間幅を演算する構成である請求項２又は３記載の超音
波ドプラ診断装置。
【請求項５】前記時間幅演算部は、流体速度の変化率
を演算する機構と、その変化率に基づいて流れの性質が
ほぼ同じと見做せる時間を前記時間幅として定める機構
とを備えた請求項２又は３記載の超音波ドプラ診断装
置。
【請求項６】前記スペクトラム表示手段により表示さ
れたドプラスペクトラム上で指定された任意時相におけ
る流速の速度成分分布を演算するヒストグラム演算手段
と、このヒストグラム演算手段により演算された速度成
分分布を表示するヒストグラム表示手段とを付加したこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波ドプラ診断装置。