JPH11169372A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波診断装置において、非ドプラモードか
らドプラモードへ切り換わる時点で発生するノイズの影
響を排除するため、取り込みを一時的に中断させてい
た。したがってフレームレートを向上できなかった。 【解決手段】 非ドプラモードからドプラモードへ切り
換わる時点で、ドプラ処理部が有する時定数含有回路の
時定数を一時的に短くする制御を行う。これによってノ
イズの残存が抑制され、ドプラデータの取り込みの開始
を早めることができる。

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、ドプラ処理部及び非ドプラ処理部を有する超
音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置が有する診断モードとし
ては、Ｂモード、Ｍモード、ドプラモード（パワースペ
クトラム表示モード又はドプラ信号波形表示モード）、
二次元ドプラモード（二次元血流画像表示モード）、な
どが知られている。例えば、Ｂモード断層画像に二次元
ドプラ画像を重ねて表示するような場合には、Ｂモード
用の送受波とドプラ用の送受波が一定サイクルで交互に
実行され、これに従って、Ｂモード処理回路とドプラ処
理回路が時分割で動作する。また、Ｂモード断層画像と
共にそれに含まれるある点のドプラ情報を同時に表示す
る場合にも、Ｂモード用の送受波とドプラ用の送受波が
一定サイクルで交互に実行され、これに従って、Ｂモー
ド処理回路とドプラ処理回路が時分割で動作する。

【０００３】ところで、ドプラ情報を処理する回路に
は、例えばサンプルホールド回路やフィルタ回路などの
ように、時定数の長い応答性をもった回路（長時定数回
路）すなわち積分系の動作をするものが含まれる。

【０００４】非ドプラ処理からドプラ処理に切り換わる
時点において、その繰り換えに伴って過渡的な信号（ノ
イズ）が発生するが、その過渡的な信号が上記のような
積分系の回路によってある程度の時間存在することにな
る。そこで、従来においては、そのような過渡的な信号
が収束するまで、ドプラ処理の開始を繰り延べることに
よって、その過渡的な信号の影響が画像に表れないよう
にしていた。

【０００５】なお、従来において、上記のような積分系
の性質をもった回路の時定数は固定されており、可変制
御は行われていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように過渡的な信号の収束まで待ってドプラ処理回路を
動作させると、結果として、何も計測されない空白期間
が増大するという問題がある。例えば、その空白期間に
起こった現象を観察できないという問題が生じる。ま
た、フレームレート向上の要請に反する結果を招く。

【０００７】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、モード切り換え時に生じる空
白期間をできる限り短くすることにある。

【０００８】本発明の他の目的は、モード切り換え時に
おいて発生する過渡的信号を早く収束させることにあ
る。

【０００９】

【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、第１の送受波モードによって得られた受
信信号を処理する手段であって、可変可能な時定数をも
った少なくとも１つの時定数含有回路を有する第１処理
部と、第２の送受波モードによって得られた受信信号を
処理する第２処理部と、所定のモード切り換え条件に従
って、前記第１送受波モードと前記第２送受波モードと
を切り換える送受波制御部と、前記送受波制御部による
前記第２送受波モードから前記第１送受波モードへの切
り換えに先立って、前記第１処理部が有する時定数含有
回路の時定数を一時的に切り換える時定数制御部と、を
含むことを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、第２の送受波モード
（例えば、非ドプラ処理モード）から第１の送受波モー
ド（例えば、ドプラ処理モード）へ切り換わる時点で、
第１処理部が有する時定数含有回路の時定数が一時的に
可変設定される。よって、その切り換え時点で時定数を
短くすれば、過渡的信号の残存時間を削減でき、すなわ
ち、モード繰り換え時の空白時間を短くできる。よっ
て、フレームレートを向上できる。

【００１１】本発明の望ましい態様では、前記時定数制
御部は、前記時定数含有回路の時定数を一時的に短くす
る制御を行う。時定数を短くすれば、積分作用を弱める
ことができ、その結果、ノイズの残存時間を抑制でき
る。

【００１２】本発明の望ましい態様では、前記時定数制
御部は、装置の動作条件に応じて、前記一時的に短くす
る時定数を可変設定する。例えば、メカニカル走査が行
われるような場合に比べて、電子走査が行われる場合に
は、時定数を短く設定する。本発明の望ましい態様で
は、前記第１処理部はドプラ情報を処理するドプラ処理
部であり、前記第２処理部は非ドプラ情報を処理する非
ドプラ処理部である。本発明の望ましい態様では、前記
時定数含有回路は、サンプルホールド回路及びフィルタ
回路の内の少なくとも一方である。

【００１３】

【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。

【００１４】図１には、本発明に係る超音波診断装置の
全体構成がブロック図として示されている。

【００１５】超音波探触子１０は、超音波の送受波を行
ってエコーデータを受信信号として取り込むものであ
る。送受信部１２は超音波探触子１０における超音波の
送波及び受波の制御を実行する手段である。制御部８は
モード切り換え信号２００を出力しており、送受信部１
２はそのモード切り換え信号２００にしたがって送受波
の制御を行っている。具体的には、Ｂモード用の非ドプ
ラ送受信とドプラモード用のドプラ送受信とが繰り返し
行われるように送受信制御を行っている。これについて
は後に図３を用いて説明する。

【００１６】制御部８は、装置全体の制御を行ってお
り、上述したように２つのモードが交互に実行される場
合、モード切り換え信号２００を出力する。

【００１７】送受信部１２を介して出力される受信信号
はＢモード処理部１４及びドプラ処理部１６に入力され
ている。Ｂモード処理部１４は、二次元断層画像を形成
するために受信信号の検波や増幅などを実行する手段で
ある。ドプラ処理部１６は、受信信号に含まれるドプラ
情報を抽出してドプラ画像を形成するための回路であ
る。ドプラ処理部１６は、例えば図２に示すような回路
構成を有する。図２にはパワースペクトラムを表示する
場合の回路構成が示されている。なお、このドプラ処理
部１６は例えば自己相関演算を行う回路であってもよ
い。そのような構成を採用する場合には二次元ドプラ画
像が形成される。

【００１８】本実施形態においては、非ドプラ処理部と
してＢモード処理部１４が設けられていたが、例えばＭ
モード処理部や他の処理部が設けられる場合にも本発明
を適用できる。

【００１９】ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）１
８は、Ｂモード画像とドプラ画像を合成する機能を有す
る。その合成画像は表示器２０に表示される。

【００２０】次に、図２を用いて本実施形態のドプラ処
理部１６について説明する。

【００２１】図２において、送受信部１２から出力され
た受信信号はアンプ２２に入力される。このアンプ２２
によって受信信号が増幅される。もちろん、このアンプ
２２と共に例えばバッファなどの回路を設けてもよい。

【００２２】直交検波器２４は、受信信号に対して直交
検波を実行するものであり、周知のように２つのミキサ
２６，２８で構成される。それぞれのミキサ２６，２８
は受信信号と所定の参照信号１００，１０１をミキシン
グする機能を有する。この直交検波器２４によっていわ
ゆる複素信号、すなわち実数部信号と虚数部信号が生成
されることになる。実数部信号は実数部処理回路３０に
入力され、虚数部信号は虚数部処理回路３２に入力され
ている。それらの処理回路３０，３２は互いに同一の構
成を有しており、それらのうち実数部処理回路３０を代
表して説明する。

【００２３】低域通過フィルタ３４は実数部信号のうち
低域成分のみを通過させるフィルタであり、そのフィル
タを通過した信号はサンプルホールド回路３６に入力さ
れる。このサンプルホールド回路３６は、データ取り込
みタイミング信号２１０に従ったタイミングで信号のサ
ンプリングを行い、その信号のレベルをホールドする機
能を有する。すなわち、ある超音波ビーム上における特
定の深さのドプラ情報がこのサンプルホールド回路３６
によって抽出される。このサンプルホールド回路３６
は、それが有する時定数を可変可能な回路構成を有して
いる。アンプ３８は、サンプルホールドされた信号に対
する増幅を行う回路であり、これによってゲイン調整が
なされる。アンプ３８から出力された信号は高域通過フ
ィルタ４０に入力され、低域成分が除去される。これに
よって、いわゆるウオールモーションなどが除去され
る。この高域通過フィルタ４０は時定数を可変可能な回
路構成を有している。折り返し防止フィルタ４２はいわ
ゆる折り返しを防止するためのフィルタリングを実行す
る回路であり、そのフィルタを通過した信号がＡ／Ｄ変
換器４４においてデジタル信号に変換され、そのデジタ
ル信号がスペクトラム解析器６０に入力される。

【００２４】なお、虚数部処理回路３２も上記の実数部
処理回路と同様の回路構成を有しており、すなわち低域
通過フィルタ４６，サンプルホールド回路４８，アンプ
５０，高域通過フィルタ５２，折り返し防止フィルタ５
４及びＡ／Ｄ変換器５６が含まれている。そして、その
虚数部処理回路３２から出力された信号もスペクトラム
解析器６０に入力されている。

【００２５】スペクトラム解析器６０は、これらの実数
部信号及び虚数部信号に基づいていわゆるパワースペク
トラムを演算する回路である。例えばこのスペクトラム
解析器６０はＦＦＴ等によって構成され、各ドプラ周波
数のパワーが演算される。

【００２６】スペクトラム解析結果はＤＳＣ１８へドプ
ラ画像情報として出力されることになる。

【００２７】時定数制御部５８は、本実施形態において
サンプルホールド回路３６，４８及び高域通過フィルタ
４０，５２の時定数を可変する機能を有している。また
このため時定数制御部５８は時定数制御信号２０２をそ
れぞれの回路に対して出力している。その時定数制御信
号２０２はスペクトラム解析器６０にも出力されてい
る。なお、低域通過フィルタ３４，４６や折り返し防止
フィルタ４２，５４において時定数を可変可能な回路構
成が採用されている場合、それらの時定数を時定数制御
部５８によってコントロールしてもよい。

【００２８】図３には、本実施形態に係る超音波診断装
置の動作が示されている。

【００２９】（Ａ）にはドプラモードにおける送受信の
タイミングが示され、（Ｂ）には非ドプラモードすなわ
ちＢモードにおける送受信のタイミングが示されてい
る。（Ｃ）には制御部８から出力されるモード切り換え
信号２００の状態が示されており、この信号２００はド
プラ動作と非ドプラ動作とを所定のサイクルで切り換え
ている。

【００３０】（Ｄ）には従来のドプラデータ取り込みタ
イミングが示されており、従来においては、非ドプラ動
作が終了した後、一定の過渡応答領域２０４の期間を経
た後にドプラ動作を開始させていた。すなわち非ドプラ
動作からドプラ動作に切り換わる時点で生ずるノイズに
よる影響が上記の時定数をもった回路によって引き延ば
されている間はドプラ情報の取り込みを行わせず、その
ようなノイズが消失した時点でドプラ動作を行わせる制
御が行われていた。したがって、過渡応答領域２０４が
比較的長く、このため空白期間の増大やフレームレート
の低下といった問題が生じていた。

【００３１】そこで、本実施形態では、（Ｅ）に示すよ
うに時定数制御部５８によって時定数制御信号２０２が
出力されており、非ドプラ動作からドプラ動作へ動作モ
ードが切り換わる時点で時定数が通常よりも一時的に短
くなるように制御されている。すなわち、時定数制御信
号２０２がＯＮの状態にある場合、各時定数含有回路が
有する時定数が短く切り換えられ、これによって過渡的
なノイズの残存時間が短く抑えられている。これによっ
て（Ｆ）に示すようにドプラデータ取り込みタイミング
を見ると、過渡応答領域２０６が従来の過渡応答領域２
０４よりも大幅に削減されており、速やかにドプラ動作
に移行することが可能である。

【００３２】時定数の切り換えは、ドプラ情報の取り込
みに先立ってそれより所定時間前に行われることが望ま
しく、本実施形態では、非ドプラ動作の終わり間際に時
定数制御信号２０２がＯＮされ、モード切り換え信号２
００がドプラ動作に切り換わった直後に時定数制御信号
２０２がＯＦＦされている。すなわち元に戻されてい
る。

【００３３】上記のように、時定数を制御することによ
ってノイズの発生時間をより圧縮できると共に、その反
射的効果としてデータ取り込みを促進でき、またフレー
ムレートを向上することができる。

【００３４】本実施形態において、図２に示した時定数
制御部は、装置の計測条件に応じて、短くする時定数の
値を可変設定している。例えばメカニカル走査が行われ
る場合にはその時定数を比較的長くし、例えば電子走査
が行われる場合にはその時定数を短く設定している。

【００３５】図４には、従来のサンプルホールド回路３
６の構成例が示されている。この例ではオペアンプ６２
が用いられており、サンプルタイミング信号２１０の入
力によって信号がサンプリングされかつその値がホール
ドされている。

【００３６】図５には、本実施形態におけるサンプルホ
ールド回路３６の構成例が示されている。この例におい
てもオペアンプ６２が使用されているが、そのオペアン
プに接続される抵抗ｒ１，ｒ２が時定数制御信号２０２
によって切り換えられている。すなわち、非ドプラ動作
からドプラ動作に切り換わる時点では時定数制御信号２
０２によって時定数が短く切り換わっている。

【００３７】図６には、本実施形態における高域通過フ
ィルタ４０の回路構成が示されている。この回路におい
てもオペアンプ６４に接続されている抵抗の値が２つの
ＳＷ１，ＳＷ２によって切り換えられている。そのスイ
ッチには時定数制御信号２０２が入力されており、いず
れかのスイッチがＯＮされて時定数が切り換えられてい
る。もちろん、非ドプラ動作からドプラ動作に切り換わ
る時点で時定数が短くなるように構成されている。

【００３８】なお、低域通過フィルタや折り返し防止フ
ィルタにも上記の原理を適用でき、それぞれに回路にお
ける時定数を一括して制御することによってよりノイズ
の残存時間を短くできる。

【００３９】上記実施形態では、非ドプラモードからド
プラモードに切り換わる時点において時定数の制御が行
われていたが、もちろん非ドプラモードにおいて時定数
の長い回路が採用されている場合には、上記同様の問題
が発生する可能性があるので、その場合にはドプラモー
ドから非ドプラモードへ切り換わる時点においても時定
数を短くする切り換え制御を行ってもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モード切り換え時に生じる空白期間をできる限り短くで
き、これによってフレームレートを向上できるという利
点がある。また、モード切り換え時において発生するノ
イズを早く収束させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図２】 ドプラ処理部の具体的な構成例を示すブロッ
ク図である。

【図３】 本発明に係る超音波診断装置を示すタイミン
グチャートである。

【図４】 従来のサンプルホールド回路の回路図であ
る。

【図５】 本実施形態のサンプルホールド回路の回路図
である。

【図６】 本実施形態に係る高域通過フィルタの回路図
である。

【符号の説明】

８ 制御部、１０ 超音波探触子、１２ 送受信部、１
４ Ｂモード処理部、１６ ドプラ処理部、１８ デジ
タルスキャンコンバータ、５８ 時定数制御部、６０
スペクトラム解析器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の送受波モードによって得られた受
   信信号を処理する手段であって、可変可能な時定数をも
   った少なくとも１つの時定数含有回路を有する第１処理
   部と、 第２の送受波モードによって得られた受信信号を処理す
   る第２処理部と、 所定のモード切り換え条件に従って、前記第１送受波モ
   ードと前記第２送受波モードとを切り換える送受波制御
   部と、 前記送受波制御部による前記第２送受波モードから前記
   第１送受波モードへの切り換えに先立って、前記第１処
   理部が有する時定数含有回路の時定数を一時的に切り換
   える時定数制御部と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記時定数制御部は、前記時定数含有回路の時定数を一
   時的に短くする制御を行うことを特徴とする超音波診断
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記時定数制御部は、装置の動作条件に応じて、前記一
   時的に短くする時定数の値を可変設定することを特徴と
   する超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記第１処理部はドプラ情報を処理するドプラ処理部で
   あり、 前記第２処理部は非ドプラ情報を処理する非ドプラ処理
   部であることを特徴とする超音波診断装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の超音波診断装置におい
   て、 前記時定数含有回路は、サンプルホールド回路及びフィ
   ルタ回路の内の少なくとも一方であることを特徴とする
   超音波診断装置。