JP3284443B2

JP3284443B2 - 超音波ドプラ装置

Info

Publication number: JP3284443B2
Application number: JP19933090A
Authority: JP
Inventors: 敏彦河野; 健佐々木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1990-07-30
Filing date: 1990-07-30
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH0484949A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、被検体の診断部位に対して超音波を送受信
し得られた反射エコー信号より血流からのドプラシフト
成分を検出して周波数分析し血流波形を表示する超音波
ドプラ装置に関し、特に分析される血流波形のデータ数
に制限されることなくより細かな血流像の表示ができる
と共に時間方向のスムージング処理ができる超音波ドプ
ラ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の超音波ドプラ装置は、超音波を送受信
する探触子と、この探触子を制御して超音波を打ち出す
と共にその反射波を受信してエコー信号を得る超音波送
受信部と、この超音波送受信部で得たエコー信号より血
流からのドプラシフト成分を検出するドプラ検出部と、
このドプラ検出部からのドプラ信号を周波数分析し各周
波数成分の輝度レベルを算出する周波数分析部と、この
周波数分析部からの輝度レベルの信号を分析データとし
て記憶する記憶回路と、この記憶回路から読み出した分
析データを血流波形として表示する表示部とを備えて成
っていた。そして、上記周波数分析部では、フーリエ変
換法等を利用した血流波形の周波数分析を行っていた。
この場合、上記表示部で表示される血流波形のピクセル
数は、分析される血流波形のデータ数で制限されてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の超音波ドプラ装置において
は、周波数分析部からの分析データを取り込んで表示部
で表示させる間の同期をとるための記憶回路内の記憶部
は一つしかなかったので、前述の表示される血流波形の
ピクセル数と分析される血流波形のデータ数とを整合す
ることは困難であった。

この点に関し、一般的には、上記周波数分析部におけ
る分析データ数は、分析されるドプラ信号のサンプル数
によって決まる。例えば、サンプル数がｎ個の場合、周
波数分析部から得られる各周波数の分析データもｎ個で
ある。これに対し、上記周波数分析部からの分析データ
を血流波形として表示する表示部におけるピクセル数
は、上記の分析データよりも多く、通常はその３〜６倍
程度（3n〜6n）である。従って、表示部における実際の
表示では、第11図に示すように、分析データの１データ
が表示系の例えば３〜６ピクセルにまたがって出てくる
こととなるものであった。このことから、結果として、
表示部の画面に表示される血流波形は縦のびしたような
形となるものであった。

また、周波数分析部から取り込んだ分析データについ
て時間方向のスムージング処理は行っていなかった。こ
れらのことから、血流像が見にくくなり、診断がしにく
くなるものであった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決し、分析
される血流波形のデータ数に制限されることなくより細
かな血流像の表示ができると共に時間方向のスムージン
グ処理ができる超音波ドプラ装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による超音波ドプ
ラ装置は、超音波を送受信する探触子と、この探触子を
制御して超音波を送受信し反射エコー信号を得る超音波
送受信部と、この得た反射エコー信号より血流からのド
プラシフト成分を検出するドプラ検出部と、この検出し
たドプラ信号を周波数分析し各周波数成分の輝度レベル
を算出する周波数分析部と、この算出した輝度レベルの
信号を分析データとして記憶する記憶回路と、この記憶
回路から読み出した分析データを表示信号に変換して血
流波形として表示する表示部とを備えて成る超音波ドプ
ラ装置において、上記記憶回路内に１回の分析結果のデ
ータが記憶可能な領域を１ブロックとして複数のブロッ
クを有する記憶部を設け、この記憶部に対し分析周期毎
にデータを書き込むブロックをそれぞれ切り換えると共
に上記各ブロックにおける同一周波数成分を順次読み出
しその後次の周波数成分へとアドレスを進めるアドレス
制御部を設け、上記読み出されたデータを上記各ブロッ
クに対応させて保持するデータ保持手段を設け、このデ
ータ保持手段からの出力データについて時間方向のスム
ージング処理を行い処理後のデータを上記表示部へ出力
する演算手段を設けたものである。

〔作用〕

このように構成された超音波ドプラ装置は、記憶回路
の内部に設けられ１回の分析結果のデータが記憶可能な
領域を１ブロックとした複数のブロックを有する記憶部
に対し、アドレス制御部により分析周期毎にデータを書
き込むブロックをそれぞれ切り換えると共に上記各ブロ
ックにおける同一周波数成分を読み出しその後次の周波
数成分へとアドレスを進め、データ保持手段により上記
読み出されたデータを上記各ブロックに対応させて保持
し、さらに演算手段により上記データ保持手段からの出
力データについて時間方向のスムージング処理を行い処
理後のデータを表示部へ出力するように動作する。これ
により、分析される血流波形のデータ数に制限されるこ
となくより細かな血流像の表示ができると共に、時間方
向のスムージング処理ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明による超音波ドプラ装置の実施例を示
すブロック図である。この超音波ドプラ装置は、被検体
の診断部位に対して超音波を送受信し得られた反射エコ
ー信号より血流からのドプラシフト成分を検出して周波
数分析し血流波形を表示するもので、第１図に示すよう
に、探触子１と、超音波送受信部２と、ドプラ検出部３
と、周波数分析部４と、記憶回路５と、表示部６とを有
し、さらにアドレス制御部７と、データラッチ部８と、
演算部９とを備えて成る。

上記探触子１は、被検体の診断部位に対して超音波を
送受信するもので、図示省略したがその内部には超音波
の発生源であると共に反射波を受信する振動子を有して
いる。超音波送受信部２は、上記探触子１を制御して超
音波を打ち出すと共にその反射波を受信してエコー信号
を得るもので、図示省略したがその内部にはパルス発生
器及び受信増幅器並びにそれらの制御回路を有してい
る。ドプラ検出部３は、上記超音波送受信部２で得たエ
コー信号より血流からのドプラシフト成分を検出するも
のである。周波数分析部４は、上記ドプラ検出部３から
出力されるドプラ信号を入力して周波数分析し各周波数
成分の輝度レベルを算出するものである。また、記憶回
路５は、上記周波数分析部４から出力される輝度レベル
の信号を入力してディジタル化し、これを分析データと
して記憶するもので、図示省略したがその内部にはA/D
変換器及び上記分析データを記憶する記憶部としてのメ
モリを有している。さらに、表示部６は、上記記憶回路
５から読み出した分析データをアナログ信号に変換して
血流波形として表示するもので、図示省略したがD/A変
換器及びテレビモニタを有している。

ここで、本発明においては、上記記憶回路５の内部に
は、前記周波数分析部４による１回の分析結果のデータ
が記憶可能な領域を１ブロックとして複数のブロックを
有する記憶部が設けられている。すなわち、第１図及び
第２図に示すように、上記の記憶部として１回の分析結
果のデータが１−1,1−2,…,1−ｎのように記憶可能な
メモリ領域を有する第一の小メモリM₁と、その次の分析
結果のデータが２−1,2−2,…,2−ｎのように記憶可能
なメモリ領域を有する第二の小メモリM₂と、さらにその
次の分析結果のデータが３−1,3−2,…,3−ｎのように
記憶可能なメモリ領域を有する第三の小メモリM₃と、と
いうように第ｍの小メモリMmまで、各小メモリをそれぞ
れ１ブロックとしてｍ個の小メモリM₁〜Mmが記憶回路５
の内部に設けられている。なお、上記記憶回路５内に設
けられる小メモリM₁〜Mmの個数ｍは、周波数分析部４か
らの分析データの数をＮとし、表示部６におけるピクセ
ル数をＰとすると、Ｐ÷Ｎの整数倍とされている。第２
図では、小メモリを４個（M₁〜M₄）設けた場合を示して
いる。

また、上記記憶回路５には、第１図に示すように、ア
ドレス制御部７が接続されている。このアドレス制御部
７は、上記記憶回路５内の記憶部の複数ブロックに対し
分析周期毎にデータを書き込むブロックをそれぞれ切り
換えると共に上記各ブロックにおける同一周波数成分を
順次読み出しその後次の周波数成分へとアドレスを進め
るもので、第２図に示すように、１回の分析周期毎にそ
の分析データを書き込む小メモリをM₁→M₂→M₃→，…の
ように順次切り換えると共に、血流波形の表示タイミン
グにおいては、各小メモリM₁〜Mmの同一周波数成分、例
えば１−1,2−1,3−1,…を順次読み出した後、その次の
周波数成分、例えば１−2,2−2,3−2,…へと読み出して
行くようにアドレスを制御するようになっている。

上記のアドレス制御部７は、第３図に示すブロック構
成で実現される。すなわち、スタートクロックSTCKと読
み出しクロックRDCKの切り換えを行う第一の選択回路10
と、前記小メモリM₁〜Mmの数（ｍ個）に相当するｍ進カ
ウンタ11と、このｍ進カウンタ11のＱ出力の信号を入力
するデコーダ回路12と、書き込みクロックWRCKと読み出
しクロックRDCKの切り換えを行う第二の選択回路13と、
この第二の選択回路13によるクロックの切り換えにより
そのＱ出力からメモリアドレスコントロール信号を送出
するカウンタ14とで構成されている。そして、このアド
レス制御部７は、次のように動作する。まず、記憶回路
５内の小メモリM₁〜Mmの切り換えは、分析データの書き
込み時には分析周期毎（STCK）に、読み出し時には表示
の１ピクセル周期毎（RDCK）に行う。そこで、スタート
クロックSTCKと読み出しクロックRDCKの切り換えを第一
の選択回路10で行い、その切り換え後のクロック信号S₁
をｍ進カウンタ11のクロック入力端子へ供給する。次
に、このｍ進カウンタ11からのＱ出力の信号をデコーダ
回路12へ入力する。すると、このデコーダ回路12から
は、上記ｍ進カウンタ11のクロック毎にメモリ選択信号
がMS−１からMS−ｍまで順次出力される。そこで、この
デコーダ回路12から出力されるメモリ選択信号MS−１〜
MS−ｍに基づいて、第１図に示す記憶回路５内の小メモ
リM₁〜Mmの切り換えを行う。また、上記記憶回路５内の
小メモリM₁〜Mmからのデータの読み出し時には、このデ
コーダ回路12から後述のデータラッチ部８へデータラッ
チ信号として出力され、各ラッチL₁〜Lmの切り換えを行
うようになっている。

一方、上記小メモリM₁〜Mm内のアドレスコントロール
は、分析データの書き込み時には書き込みクロック（WR
CK）毎に、読み出し時にはｍ進カウンタ11からのキャリ
ー信号S₂の出力毎に行う。このとき、上記ｍ進カウンタ
11からのキャリー信号S₂の出力毎にアドレスを変化させ
る必要があるため、第二の選択回路13にて書き込みクロ
ックWRCKの切り換えを行い、その切り換え後のクロック
信号をカウンタ14のクロック入力端子へ供給する。する
と、このカウンタ14からは、そのＱ出力からメモリアド
レスコントロール信号がMC−0,MC−1,Mc−2,…のように
出力される。そこで、このカウンタ14から出力されるメ
モリアドレスコントロール信号MC−0,MC−1,MC−2,…に
基づいて、記憶回路５内の個々の小メモリ、例えばM₁に
ついて１−1,1−2,…,1−ｎのようにアドレスのコント
ロールを行う。

さらに、上記記憶回路５の出力側には、第１図に示す
ように、データラッチ部８が接続されている。このデー
タラッチ部８は、上記記憶回路５から読み出されたデー
タを各小メモリM₁〜Mmに対応させて一時的に保持する手
段となるもので、第一の小メモリM₁に対応させて第一の
ラッチL₁が、第二の小メモリM₂に対応させて第二のラッ
チL₂が、第三の小メモリM₃に対応させて第三のラッチL₃
が、というように各小メモリに対応させて第ｍのラッチ
Lmまで設けられている。なお。第２図においては、デー
タラッチ部８として記憶回路５の４個の小メモリM₁〜M₄
に対応させて４個のラッチL₁〜L₄を設けた場合を示して
いる。そして、上記小メモリM₁〜M₄をM₁→M₂→M₃→M₄の
ように順次切り換えてデータを読み出し、そのデータを
各ラッチL₁〜L₄に順次保持して行くが、それぞれのラッ
チL₁〜L₄では各メモリM₁〜M₄からの各データ１−１〜１
−n,2−１〜２−n,3−１〜３−n,4−１〜４−ｎを一定
時間だけ保持するので、データラッチ部８の全体として
は、第４図に示すように、その保持データは各時相毎に
順次変化することとなる。

さらにまた、上記データラッチ部８の出力側には、第
１図に示すように、演算部９が接続されている。この演
算部９は、上記データラッチ部８からの出力データにつ
いて所要の演算をして時間方向のスムージング処理を行
い処理後のデータを前記表示部６へ出力する手段となる
もので、例えば第５図に示すように加算器9aを組み合わ
せた平均演算回路としてもよいし、第６図に示すように
比較器9bと選択回路9cとを組み合わせた強度比較演算回
路としてもよいし、あるいは第７図に示すようにファー
ムウェアのROMまたはRAM9dのデータテーブルに予め所要
の演算結果を入力しておき、上記ROMまたはRAM9dのアド
レスにデータラッチ部８の二系統以上のデータを直接入
力して所要の演算結果を取り出すものとしてもよい。

次に、このように構成された超音波ドプラ装置の動作
について、第２図を参照して説明する。いま、説明の簡
素化のために、第１図に示す周波数分析部４で周波数分
析されるドプラ信号のサンプル数をｎ個とし、表示部６
で表示される血流波形のための表示ピクセル数を4n個と
し、記憶回路５内には４個の小メモリM₁〜M₄を設けた場
合について説明する。まず、１回目の周波数分析によっ
て、サンプル数ｎに対応したｎ個の周波数成分の輝度デ
ータが得られるので、これを第一の小メモリM₁のアドレ
ス１−１から１−ｎまでに書き込む。次に、２回目の周
波数分析では、同じくｎ個の周波数成分の輝度データが
得られるので、これを第二の小メモリM₂のアドレス２−
１から２−ｎまでに書き込む。次に、３回目の周波数分
析では、同じくｎ個の周波数成分の輝度データが得られ
るので、これを第三の小メモリM₃のアドレス３−１から
３−ｎまでに書き込む。さらに、４回目の周波数分析で
は、やはりｎ個の周波数成分の輝度データが得られるの
で、これを第四の小メモリM₄のアドレス４−１から４−
ｎまでに書き込む。次に、５回目の周波数分析では、同
じくｎ個の周波数成分の輝度データが得られるので、こ
れを再び第一の小メモリM₁のアドレス１−１から１−ｎ
までに書き込む。以下、同様にして上記の動作を繰り返
して、各小メモリM₁〜M₄に順次データを書き込んで行
く。

次に、上記のようにして分析データを書き込んだ各小
メモリM₁〜M₄からデータを読み出す際には、同一周波数
成分に対して第一の小メモリM₁→第二の小メモリM₂→第
三の小メモリM₃→第四の小メモリM₄のように各小メモリ
M₁〜M₄を順次選択してその分析データを読み出す。これ
により、上記の各小メモリM₁〜M₄から読み出されるアド
レスは、１−1,2−1,3−1,4−1,1−2,2−2,3−2,4−2,1
−3,2−3,3−3,4−3,…,1−n,2−n,3−n,4−ｎのように
進む。このような動作をタイミング線図を用いて示す
と、第８図及び第９図に示すようになる。第８図は各小
メモリM₁〜M₄に分析データを書き込む際の動作を示すタ
イミング線図であり、第９図は上記各小メモリM₁〜M₄か
ら分析データを読み出す際の動作を示すタイミング線図
である。

そして、このように読み出された分析データは、第一
の小メモリM₁からのデータはデータラッチ部８の第一の
ラッチL₁に、第二の小メモリM₂からのデータは第二のラ
ッチL₂に、第三の小メモリM₃からのデータは第三のラッ
チL₃に、第四の小メモリM₄からのデータは第四のラッチ
L₄に順次入力し一定時間だけ保持される。すると、デー
タラッチ部８の全体としては、第４図に示すように、そ
の保持データは各時相毎に変化することとなる。

その後、上記データラッチ部８の各ラッチL₁〜L₄から
は、第４図に示す各時相毎に変化する保持データが順次
出力データD₁,D₂,D₃,D₄として出力され、第２図に示す
ように演算部９へ入力する。この演算部９では、上記入
力したデータD₁〜D₄の値をもとにして、平均演算や最大
値演算等を行うことにより、時間方向のスムージング処
理を行う。そして、この演算部９で処理されて出力され
たデータは、第１図に示す表示部６へ入力し、この表示
部６では入力したデータをアナログ信号に変換して、前
記分析データが血流波形として表示される。

以上説明したように、本実施例は、このような構成と
動作により、記憶回路５の内部にｍ個の小メモリM₁〜Mm
を設けた場合は、分析結果のデータは前述のサンプル数
ｎに対してｍ×ｎ個の分析データを得ることができると
共に、表示部６に表示されるデータは見かけ上ｍ×ｎ個
となり、該表示部６における実際の表示では、第10図に
示すように、それぞれの分析結果のデータの１データを
表示系の１ピクセルに対応させて配置できるので、第11
図に示すような従来のｎ点だけの分析データよりも、ｍ
倍細かな分析が可能となる。

なお、第１図及び第２図においては、記憶回路５内の
記憶部として、複数の小メモリM₁〜Mmを設けたものを示
したが、本発明はこれに限らず、その記憶部として大容
量のメモリを用い、そのアドレス上で１回の分析結果の
データが記憶可能な領域を１ブロックとして複数のブロ
ックを設けたものとしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、記憶回路の内
部に設けられ１回の分析結果のデータが記憶可能な領域
を１ブロックとした複数のブロックを有する記憶部に対
し、アドレス制御部により分析周期毎にデータを書き込
むブロックをそれぞれ切り換えると共に上記各ブロック
における同一周波数成分を読み出しその後次の周波数成
分へとアドレスを進め、データ保持手段により上記読み
出されたデータを上記各ブロックに対応させて保持し、
さらに演算手段により上記データ保持手段からの出力デ
ータについて時間方向のスムージング処理を行い処理後
のデータを表示部へ出力し、血流波形として表示するこ
とができる。これにより、分析される血流波形のデータ
数に制限されることなくより細かな血流像の表示ができ
ると共に、時間方向のスムージング処理ができる。この
ことから、従来のように表示部の画面に表示される血流
波形を縦のびさせることなく、より細かな血流像の表示
を行うことができる。したがって、本発明によれば、血
流像が見易くなり診断がし易くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波ドプラ装置の実施例を示す
ブロック図、第２図は記憶回路内の記憶部の構成例を示
すブロック図、第３図はアドレス制御部の内部構成を示
すブロック図、第４図はデータラッチ部におけるデータ
保持の状態を示す説明図、第５図〜第７図は演算部の内
部構成例を示すブロック図、第８図及び第９図は本発明
の動作を説明するためのタイミング線図、第10図は本発
明における血流波形の表示状態を示す説明図、第11図は
従来例における血流波形の表示状態を示す説明図であ
る。１……探触子、２……超音波送受信部、３……ドプラ検
出部、４……周波数分析部、５……記憶回路、６……表
示部、７……アドレス制御部、８……データラッチ部、
９……演算部、M₁〜Mm……小メモリ、L₁〜Lm……ラッ
チ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波を送受信する探触子と、この探触子
を制御して超音波を送受信し反射エコー信号を得る超音
波送受信部と、この得た反射エコー信号より血流からの
ドプラシフト成分を検出するドプラ検出部と、この検出
したドプラ信号を周波数分析し各周波数成分の輝度レベ
ルを算出する周波数分析部と、この算出した輝度レベル
の信号を分析データとして記憶する記憶回路と、この記
憶回路から読み出した分析データを表示信号に変換して
血流波形として表示する表示部とを備えて成る超音波ド
プラ装置において、上記記憶回路内に１回の分析結果のデータが記憶可能な
領域を１ブロックとして複数のブロックを有する記憶部
を設け、この記憶部に対し分析周期毎にデータを書き込
むブロックをそれぞれ切り換えると共に上記各ブロック
における同一周波数成分を順次読み出しその後次の周波
数成分へとアドレスを進めるアドレス制御部を設け、上
記読み出されたデータを上記各ブロックに対応させて保
持するデータ保持手段を設け、このデータ保持手段から
の出力データについて時間方向のスムージング処理を行
い処理後のデータを上記表示部へ出力する演算手段を設
けたことを特徴とする超音波ドプラ装置。