JPH069615Y2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本考案は、超音波診断装置に係り、特には超音波ドップ
ラーに基づく血流スペクトルの表示に関する。

(ロ)従来技術とその問題点 従来の超音波診断装置には、超音波ビームを生体内にパ
ルス放射して得られるエコー信号を位相検波してドップ
ラー信号を検出し、このドップラー信号をＡ／Ｄ変換し
た後、たとえば高速フーリエ変換して各周波数のパワー
スペクトルを求め、第２図に示すように、横軸を時間、
縦軸を血流速（または周波数）、輝度を各周波数成分の
パワーに対応させて画像表示するようにしたものがあ
る。

ところで、血流速が大きくて超音波ビームのパルス繰り
返し周波数から定まる規定流速Vmaxを越える場合には、
いわゆるエイリアジング（折り返し現象）を起こし、そ
の結果、第３図の符号Ａの部分に示すように、血流速が
反転して表示される。従来技術では、血流速目盛りの分
割数を可変できても、第２図に示すように、上記の規定
流速Vmaxを血流速の最大値とした表示しかなされていな
いために、エイリアジングが発生した場合には、エイリ
アジングの血流速の値を直接読み取ることができなかっ
た。したがって、従来、エイリアジングが発生した場合
には、手計算を行なって血流速の大きさを算出するなど
の煩わしさがあった。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、エイリアジングの発生の有無に応じて目盛り上の数
値を切換表示できるようにして、エイリアジングが発生
した場合でもその部分の血流速の値を容易に読み取るよ
うにすることを目的とする。

(ハ)問題点を解決するための手段 本考案は、上記目的を達成するため、探触子からパルス
放射される超音波ビームの周波数、パルス繰り返し周波
数、血流に対する超音波ビームの入射角および血流速目
盛りの分割数の各値を設定する設定手段と、この設定手
段で設定された値に基づいて最大血流速を算出する最大
血流速演算手段と、この最大血流速演算手段で算出され
た最大血流速および前記設定手段で設定された分割数の
値に基づいて分割数に対応した血流速目盛りの正負の数
値列を算出する数値列算出手段とを備えた超音波診断装
置において、血流速目盛りの数値表示を切り換える表示
切り換え手段と、この表示切り換え手段からの表示切り
換え信号に応答して数値列範囲を正負両方向に２倍に拡
大する数値列拡大手段と、この数値列拡大手段で２倍に
拡大された数値列を血流速目盛り上に配列する表示アド
レス演算手段とを備えたことを特徴としている。

(ニ)作用 本考案の超音波診断装置では、設定手段によって探触子
からパルス放射される超音波ビームの周波数、パルス繰
り返し周波数、血流に対する超音波ビームの入射角およ
び血流速目盛りの分割数の各値を設定すると、最大流速
演算手段がその設定手段で設定された値に基づいて最大
血流速を算出する。そして、この最大流速の値と血流速
目盛りの分割数の値とが目盛り数値算出手段に送出され
る。

エイリアジングが発生した場合には、観測者によって操
作された表示切り換え信号出力手段から数値表示切り換
え信号を出力する。この表示切り換え信号は、数値列拡
大手段に入力されるので、数値列拡大手段はこの信号に
応答して、目盛り数値算出手段で最大血流速と分割数の
値に基づいて算出される数値列の範囲を正負両方向に２
倍に拡大する。表示アドレス演算手段は、この数値列拡
大手段で２倍に拡大された数値列を血流速目盛り上に配
列する。したがって、エイリアジングが発生した場合に
おいても、血流速目盛り上の数値を見れば、エイリアジ
ング発生部分の大きさが直読できることになる。

(ホ)実施例 第１図は本考案の実施例に係る超音波診断装置のブロッ
ク図である。この実施例の超音波診断装置１において、
パワースペクトルを画像表示する場合には、予め設定手
段としての設定キー２によって、超音波探触子４からパ
ルス放射される超音波ビームの周波数ｃ、パルス繰り
返し周波数pr、血流に対する超音波ビームの入射角θ
および血流速目盛りの分割数Ｎの各値を設定しておく。
この各設定値は、設定値レジスタ６を介して制御回路８
に入力されるので、制御回路８は、この設定値に基づい
て送受波回路１０を制御し、超音波探触子４から放射さ
れる超音波ビームのパルス繰り返し周波数pr、超音波
ビームの入射角θを設定する。送受波回路１０は制御回
路８からの制御信号に基づいて超音波探触子４に駆動パ
ルスを与え、これに応じて超音波探触子４が励振、駆動
される。これにより、超音波探触子４からは超音波ビー
ムが生体内に一定時間間隔でパルス放射される。生体内
から反射した超音波が超音波探触子４で受波されると、
超音波探触子４からはこれに対応するエコー信号が出力
されるので、このエコー信号が送受波回路１０で増幅さ
れた後、ドップラー信号検出回路１２に入力される。ド
ップラー信号検出回路１２は、入力されたエコー信号を
位相検波してドップラー信号を検出する。そして、この
ドップラー信号がＡ／Ｄ変換器１４でＡ／Ｄ変換された
後、次段の高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ回路）１６で
高速フーリエ変換されて各周波数のパワースペクトルが
算出される。そして、このパワースペクトルのデータが
画像選択回路１８を介して画像表示用メモリ２０に一時
記憶される。画像表示用メモリ２０に記憶されたパワー
スペクトルのデータは、制御回路８によってＴＶ走査に
同期して読み出され、表示用回路２２でＴＶ信号に変換
された後、ＣＲＴ２４に表示される。また、画像表示用
メモリ２０からパワースペクトルのデータが読み出され
るときには、これに並行してグラフィック表示用メモリ
２６から血流速の大きさと時間の目安を与える縦軸、横
軸の線図を表示するためのデータが読み出され、これが
表示用回路２２でパワースペクトルのデータと合成され
た後、同じくＣＲＴ２４に出力される。

次に、本考案の特徴である血流速目盛り(縦軸)上に血流
速の大きさの目安となる数値を表示するための回路構成
について説明する。

第１図において、符号３０は設定キー２で設定された超
音波ビームの周波数ｃ、パルス繰り返し周波数prお
よび血流に対する超音波ビームの入射角θに基づいて最
大血流速Vmaxを算出する最大血流速演算手段である。す
なわち、超音波ビームの偏移周波数ｄと血流速Ｖとの
関係は、音速をＣとすると、次の関係がある。

ｄ＝２Ｖｃ・cosθ／Ｃ (1) この場合、パルスドップラー法では偏移周波数ｄの最
大値dmaxは、サンプリング定理より、 dmax＝pr／２ (2) となるので、最大偏移周波数dmaxに対応する血流速の
最大値Vmaxは、(1)、(2)式より Vmax＝pr・Ｃ／（４ｃ・cosθ） (3) で与えられる。したがって、最大血流速演算手段３０は
上記(3)式に基づいて、血流速の最大値Vmaxを算出す
る。

３２は最大血流速演算手段３０で算出された最大血流速
Vmaxおよび設定キー２で設定された分割数Ｎの値に基づ
いて分割数Ｎに対応した各血流速目盛りの正負の数値列
を算出する数値列算出手段であって、最大血流速Vmaxを
分割数Ｎで割り算する割り算器３４と、この割り算器３
４の割り算値Ｍを順次整数倍してその整数倍した正負の
各値を出力する数値列出力手段３６とからなる。

３８は血流速目盛りの数値表示を切り換える表示切り換
え手段としての数値表示切り換えキーであり、この数値
表示切り換えキー３８はエイリアジング発生の有無に対
応した観測者の操作によって表示切り換え信号を出力す
るようになっている。４０は数値表示切り換えキー３８
からの表示切り換え信号に応答して数値列を正負両方向
に２倍に拡大する数値列拡大手段である。すなわち、こ
の数値列拡大手段４０は、数値表示切り換えキー３８か
ら出力される表示切り換え信号が“Ｈ”レベルの場合に
は係数値ｋとして“２”を、“Ｌ”レベルの場合には係
数値ｋとして“１”を出力する係数選択手段４２と、こ
の係数選択手段４２からの係数値ｋに分割数Ｎを掛け算
する掛け算器４４と、掛け算器４４の掛け算結果の値が
セットされるカウンタ４６とから構成される。

４８は数値列出力手段３６から出力される各数値をキャ
ラクタ読み出し用のコードデータに変換するキャラクタ
コード変換回路である。また、５０はキャラクタコード
を記憶するキャラクタ表示用メモリ、５２は数値列拡大
手段４０で拡大された数値列の拡大部分の表示をエイリ
アジング発生部分の血流速の大きさに対応して配列する
表示アドレス演算手段であり、この表示アドレス演算手
段５０によってキャラクタ表示用メモリ５０に対するキ
ャラクタコードの書き込みアドレスが指定される。

この実施例の超音波診断装置１において、血流速目盛り
(縦軸)上に血流速の大きさの目安となる数値を表示する
には、設定キー２で超音波ビームの周波数ｃ、パルス
繰り返し周波数pr、血流に対する超音波ビームの入射
角θおよび血流速目盛りの分割数Ｎの各値を設定する
と、これらの各値が設定値レジスタ６を介して最大血流
速演算手段３０に与えられる。また、分割数Ｎのデータ
は、割り算器３４と掛け算器４４にそれぞれ与えられ
る。最大血流速演算手段３０は、超音波ビームの周波数
ｃ、パルス繰り返し周波数pr、血流に対する超音波
ビームの入射角θの各値から(3)式に基づいて最大血流
速Vmaxを算出する。たとえば、超音波周波数ｃが２．
５ＭＨｚ、パルス繰り返し周波数prが５ＫＨｚ、音速
Ｃを１５４ｍ／sec、超音波ビームの入射角θを０°、
血流速目盛りを正負にそれぞれ４分割(Ｎ＝４)する場合
には、Vmax＝０．７７ｍ／secとなる。その算出結果は
数値算出手段３２の割り算器３４に入力されるので、こ
の割り算器３４が最大血流速Vmaxを分割数Ｎで割り算
し、その割り算結果Ｍを次段の数値列出力手段３６に送
出する。一方、エイリアジングが発生しておらず、数値
表示切り換えキー３８を押さない場合には、数値表示切
り換えキー３８からは“Ｌ”レベルの表示切り換え信号
が出力されている。したがって、係数選択手段４２から
は係数値ｋとして“１”が出力される。そして、掛け算
器４４で分割数Ｎと係数値ｋとが掛け算される。この場
合は、ｋ＝１であるから、分割数Ｎはそのままである。
そして、この分割数Ｎの値がカウンタ４６にセットされ
る。したがって、カウンタ４６からは最初、分割数Ｎの
値がそのまま数値列出力手段３６に与えられる。数値列
出力手段３６は、割り算器３４の割り算値Ｍとカウンタ
４６からの値Ｎとを掛け算して、その掛け算値の正負の
値をキャラクタコード変換回路４８に出力する。この正
負の掛け算値が出力されるとカウンタ４６の値が一つ繰
り下がり、カウンタ４６からは次に(Ｎ−１)の値が数値
列出力手段３６に与えられる。このようにして、数値列
出力手段３６からは、割り算値Ｍを整数倍した正負の各
値が順次出力される。たとえば、上記の例では、±０．
７７、±０．５８、…というように血流速の値が出力さ
れる。

キャラクタコード変換回路４８は、数値列出力手段３６
からの各値をキャラクタコードに変換し、このキャラク
タコードがキャラクタ表示用メモリ５０に記憶される。
この場合、表示アドレス演算手段５２によってキャラク
タ表示用メモリ５０に対するキャラクタコードの書き込
みアドレスが指定される。そして、画像表示用メモリ２
０とグラフィック表示用メモリ２６からデータが読み出
される際に、これに並行してキャラクタ表示用メモリ５
０からもキャラクタコードが読み出され、このキャラク
タコードが表示用回路２２で文字信号に変換された後、
ＣＲＴ２４に出力される。したがって、ＣＲＴ２４の表
示画面には、第２図に示すような横軸を時間、縦軸を血
流速の大きさとしたパワースペクトルが表示される。こ
の場合、縦軸には分割数Ｎに応じた血流速目盛りの各位
置に数値が縦軸の中心から上側では、０、０．１９、
０．３９、…というように正の数値が順次大きくなるよ
うに、下側では、０、−０．１９、−０．３９、…とい
うように負の数値が順次小さくなるように配列されて表
示される。

すなわち、第３図に示すように、エイリアジングが発生
したと判断した観測者が数値表示切り換えキー３８を押
すと、数値表示切り換えキー３８から“Ｈ”レベルの表
示切り換え信号が出力される。これに応答して係数選択
手段４２から係数値ｋとして“２”が出力される。そし
て、掛け算器４４で分割数Ｎと係数値ｋとが掛け算され
る。この場合は、ｋ＝２であるから、掛け算器４４の出
力は(２Ｎ)となる。そして、この(２Ｎ)の値がカウンタ
４６にセットされる。したがって、カウンタ４６からは
最初、(２Ｎ)の値がそのまま数値列出力手段３６に与え
られる。数値列出力手段３６は、割り算器３４の割り算
値Ｍとカウンタ４６からの(２Ｎ)の値とを掛け算して、
その掛け算値の正負の値をキャラクタコード変換回路４
８に出力する。数値列出力手段３６から正負の掛け算値
が出力されるとカウンタ４６の値が一つ繰り下がり、カ
ウンタ４６からは次に(２Ｎ−１)の値が数値列出力手段
３６に与えられる。このようにして、数値列出力手段３
６からは、割り算値Ｍを整数倍した正負の各値が順次出
力されるが、この場合に出力される数値列の範囲は、数
値表示切り換えキー３８を操作しない場合と比較する
と、正負両方向に２倍に拡大されたものとなる。すなわ
ち、上記のＮ＝４の場合には、±１．５３、±０．９
６、……、±０．７７、±０．５８、……というように
血流速の値が順次出力される。

また、数値表示切り換えキー３８からの“Ｈ”レベルの
表示切り換え信号は、制御回路８にも与えられるので、
制御回路８が表示アドレス演算手段５２に対して数値表
示の切り換えの制御信号を出力する。表示アドレス演算
手段５２は、この制御信号に応答してキャラクタコード
変換回路４８からキャラクタコードに変換されて出力さ
れるデータの書き込みアドレスを変更する。すなわち、
第３図において、正方向の血流速についてエイリアジン
グが発生すると、エイリアジングの発生部分が画面上の
縦軸の中心から下側に表示され、また、負方向の血流速
についてエイリアジングが発生すると、エイリアジング
の発生部分が画面上の縦軸の中心から上側に表示され
る。そのため、血流速の数値表示もエイリアジングの発
生部分に対応させて、たとえば第３の( )内の数値で示
すように、拡大された数値列の±１．５３〜±０．７７
までの範囲について、縦軸の中心から下側では１．５
３、１．３４、１．１５、…というように、正の数値が
下側に向かって順次小さくなるように配列表示され、ま
た、縦軸の中心から上側では−１．５３、−１．３４、
−１．１５、…というように、負の数値が上側に向かっ
て順次大きくなるように配列表示されるようにする。±
０〜±０．７７までの数値列は、数値表示切り換えキー
３８の操作前と変わらずにそのまま表示される。この各
数値列の配列表示は、キャラクタ表示用メモリ５０にキ
ャラクタコードが書き込まれる場合に、表示アドレス演
算手段５２によるアドレス指定により設定される。

このように、エイリアジングが発生した場合には、２倍
に拡大された数値列が血流速目盛り上に配列されること
になるので、血流速目盛り上の数値を見れば、エイリア
ジング発生部分の大きさが直読できることになる。

なお、超音波断層像を表示する場合には、送受波回路１
０からのエコー信号がエコー信号検波回路５４で検波さ
れた後、Ａ／Ｄ変換器５６でＡ／Ｄ変換され、画像選択
回路１８を介して画像表示用メモリ２０に画像データと
して記憶される。そして、画像表示用メモリ２０から読
み出された画像データが表示用回路２２でＴＶ信号に変
換された後、ＣＲＴ２４に出力される。

(ヘ)効果 以上のように本考案によれば、エイリアジングの発生の
有無に応じて目盛り上の数値を切換表示できるので、エ
イリアジング発生部分の血流速の値を直読できるように
なる等の優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る超音波診断装置のブロッ
ク図、第２図および第３図は血流スペクトルの表示例を
示す説明図で、第２図はエイリアジングが発生していな
い場合、第３図はエイリアジングが発生している場合の
各状態を示している。 １……超音波診断装置、２……設定手段(設定キー)、３
０……最大血流速演算手段、３２……数値列算出手段、
３８……表示切り換え手段(数値表示切り換えキー)、４
０……数値列拡大手段、５２……表示アドレス演算手
段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】探触子からパルス放射される超音波ビーム
   の周波数、パルス繰り返し周波数、血流に対する超音波
   ビームの入射角および血流速目盛りの分割数の各値を設
   定する設定手段と、この設定手段で設定された値に基づ
   いて最大血流速を算出する最大血流速演算手段と、この
   最大血流速演算手段で算出された最大血流速および前記
   設定手段で設定された分割数の値に基づいて分割数に対
   応した血流速目盛りの正負の数値列を算出する数値列算
   出手段とを備えた超音波診断装置において、 血流速目盛りの数値表示を切り換える表示切り換え手段
   と、 この表示切り換え手段からの表示切り換え信号に応答し
   て数値列範囲を正負両方向に２倍に拡大する数値列拡大
   手段と、 この数値列拡大手段で２倍に拡大された数値列を血流速
   目盛り上に配列する表示アドレス演算手段とを備えるこ
   とを特徴とする超音波診断装置。