JPH1080423A

JPH1080423A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH1080423A
Application number: JP23809696A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sasaki; 健佐々木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】任意方向のＭモード表示機能を有する超音波診
断装置において、その任意方向Ｍモード像に対応したカ
ラーマッピング或いはドプラスペクトルの同時表示を可
能にする。【解決手段】任意方向のＭモード表示機能と、カラード
プラ／ＰＷドプラ演算機能を備えた超音波診断装置にお
いて、カラードプラ量演算及び／又はＰＷ演算を行うド
プラ演算部40とＤＳＣ部30との間にODM-IF（インターフ
ェイス）部44を設け、ＤＳＣ部30で生成された任意方向
のＭモード像の画像データをドプラ演算部40に送出する
とともに、任意方向Ｍモード演算の出力とカラードプラ
量演算出力／ＰＷドプラ演算出力を同期させるための制
御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内の診断部
位に対して超音波を送受信し、反射エコー信号から任意
方向のＭ像を作成表示する機能と、反射エコー信号から
得られた復調信号から各種血流諸元のカラードプラ量を
演算し画像表示するＣＦＭ（カラーフローマッピング）
機能とを有する超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、診断部位の断層像（Ｂモード
像）と所定の超音波ビーム方向断面の深度方向の時間変
化（Ｍモード像）を共に表示できるようにしたＢ／Ｍモ
ードの超音波診断装置が一般に用いられているが、更に
このようなＢ／Ｍモードの超音波診断装置に血流診断の
ための超音波ドプラ法を複合化した装置として、図５に
示すような超音波診断装置がある。この装置は、主とし
て被検体に超音波を送受信する探触子10と、この探触子
10に送信信号を供給すると共に探触子10で受信した反射
エコー信号を増幅し整相する超音波送受信部20と、この
超音波送受信部20で受信した反射エコー信号から画像デ
ータを形成し、画像表示部に表示するためのデジタルス
キャンコンバータ（以下、ＤＳＣという）部30と、超音
波送受信部20で受信した反射エコー信号から血流による
ドプラ偏移を受けた成分を検出し、これにＣＦＭ演算や
ＰＷドプラ演算（周波数演算）を施し、血流情報をＤＳ
Ｃ部30に送出するドプラ演算部40と、これら各構成要素
の動作を制御する中央制御部50と、この中央制御部50に
接続され操作指令を入力する操作パネル60とを備えてい
る。

【０００３】ＤＳＣ部30は、反射エコー信号を探触子10
に応じて配列・補間し、画像データを形成し、モニタ部
70に表示する。また、ドプラ演算部40は、反射エコー信
号から血流によるドプラ偏移を受けた成分を検出するド
プラ復調部41と、このドプラ復調部41から出力される信
号を周波数分析し、ドプラスペクトルとして画像表示部
31に出力する周波数演算部43と、ドプラ復調部41から出
力される信号から各種血流諸元のカラードプラ量を演算
しＤＳＣ部30に出力するカラーフローマッピング（ＣＦ
Ｍ）演算部42とを備えている。

【０００４】このような超音波診断装置では、図６
（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｂ／Ｍモード像に加
え、ドプラスペクトル（Ｄモード像）の表示（同図
（ａ））や血流速度や分散を２次元的な色相情報として
表したＣＦＭ像の表示（同図（ｂ））を可能にする。

【０００５】一方、近年、Ｂモード像（断層像）に対し
任意方向のＭモード（以下、ＯＤＭモードという）像を
抽出して表示することができる超音波診断装置が提案さ
れている（特願平５−１０７２６１号、特開平７−３２
３０３０号）。このようなＢ／ＯＤＭモードの超音波診
断装置では、ＤＳＣ部において形成された１フレーム分
の画像データから、任意方向のＭモード像抽出ライン上
のデータを抽出、補間することによってＭモード像を表
示する。従って、図７（ａ）に示すように従来のＭモー
ド像が設定位置ビームＬ毎に得られるのに対し、同図
（ｂ）に示すように任意方向Ｌ’のＭ画像データは、１
フレーム毎に得られる。そしてこのような超音波診断装
置ではＯＤＭモードによって、例えば心臓の弁のような
比較的動きの早い部位をいろいろな角度の断面で観察す
ることを可能にし、より多くの生体組織の情報を診断に
役立てられるようになった。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかし、このよう
なＯＤＭモードの超音波診断装置で得られる任意方向の
断面の情報は、生体組織の動態以上のものはなく、生体
組織の動態と密接な関係をもつ近隣の血流情報を組合せ
て表示する機能まではもっていなかった。即ち、ＯＤＭ
演算により得られる出力は１フレーム毎に生成されるの
に対し、ドプラ演算部の出力は通常のＭ像設定位置ビー
ム毎に生成されるので、そのまま利用することができな
かった。

【０００７】そこで、本発明は、このような問題に対処
し、被検体内の任意方向の生体組織の断面を血流情報ま
で含んで表示できる超音波診断装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【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診断装置は、被検体に超音波を
送受信する探触子と、この探触子に送信信号を供給する
と共にこの探触子で受信した反射エコー信号を増幅し整
相する超音波送受信部と、この超音波送受信部で受信し
た反射エコー信号を探触子に応じて配列・補間し、画像
データとして表示するデジタルスキャンコンバータ（Ｄ
ＳＣ）部と、超音波送受信部で受信した反射エコー信号
から血流によるドプラ偏移を受けた成分を検出し、その
検出された信号を周波数分析すると共に、検出された信
号から各種血流諸元のカラードプラ量を演算しＤＳＣ部
に出力するドプラ演算部と、ＤＳＣ部及びドプラ演算部
の動作を制御する中央制御部とを備えた超音波診断装置
において、ＤＳＣ部は、画像データから任意方向のＭモ
ード像を補間作成するための任意方向Ｍモード像生成部
（ＯＤＭ）部とを備え、ドプラ演算部は、ＯＤＭ部から
の情報に基づきドプラ演算部で行うドプラ偏移成分の検
出、演算を制御するインターフェイス部を備えている。

【０００９】本発明の超音波診断装置は、ドプラ演算部
において、インターフェイス部からの情報に基づきカラ
ーフローマッピング像の演算を行い、任意方向Ｍモード
像の表示と同時にカラーフローマッピング像の表示を行
う機能及び／又はインターフェイス部からの情報に基づ
きドプラスペクトルの演算を行い、任意方向Ｍモード像
の表示と同時に任意方向についてのドプラスペクトルの
表示を行う機能を有する。これにより、被検体内の任意
方向の生体組織の断面情報と血流情報を同時に表示可能
となり、より診断価値の高い情報を得られる。

【００１０】また本発明の超音波診断装置は、好適に
は、ＤＳＣ部は、画像データを順次格納するシネメモリ
部を備え、任意方向Ｍモード像及びカラーフローマッピ
ング像又はドプラスペクトルの表示をリアルタイムで或
いはシネメモリ部からの再生により行うものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】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。

【００１２】図１は本発明による超音波診断装置の実施
例を示すブロック図である。この超音波診断装置は、被
検体内の診断部位に対して超音波を送受信し、得られた
反射エコー信号からＢモード、Ｍモード、任意方向のＭ
（ＯＤＭ）モード等の画像を表示する機能と、血流によ
りドプラ偏移を受けた成分を検出してその被検体の血流
信号から周波数演算、カラードプラ量の演算を行ない表
示する機能とを備えたもので、主として、探触子10と、
超音波送受信部20と、ＤＳＣ部30と、ドプラ演算部40
と、中央制御部50と、操作パネル60と、モニタ部70を有
し、更に、ＯＤＭモード表示時にＤＳＣ部30からのＯＤ
Ｍモードに関する情報をドプラ演算部40に与えるインタ
ーフェイス部としてＯＤＭ−ＩＦ部44をドプラ演算部40
内に備えている。

【００１３】探触子10は、被検体内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。

【００１４】超音波送受信部20は、探触子10に送信信号
を供給すると共に探触子10で受信した反射信号を整相す
るもので、図示省略したがその内部には、送信信号を供
給する送波回路と、受信信号を増幅する受波増幅器と、
増幅された信号を整相する遅延回路、加算器と、それら
を制御する制御回路とを有している。

【００１５】ＤＳＣ部30は、受信した反射エコー信号を
画像データとして、探触子の種類・表示モードの設定に
応じて、記録、再生、更に画像の補間・表示等を行なう
ものである。その内部構造は、超音波送受信部20からの
反射エコー信号を一時的にフレームメモリに順次格納
し、探触子の種類、表示モードの設定に応じて画像の補
間をしながら画像出力する画像処理部31と、シネメモリ
モード時に画像処理部31内のフレームメモリと画像デー
タをやり取りすることにより画像の記録、再生を行なう
シネメモリ部32と、ＯＤＭモード時に任意方向のＭモー
ド像を補間し画像処理部31に出力するＯＤＭ部33から成
っている。

【００１６】ドプラ演算部40は、受信した反射エコー信
号から血流によりドプラ偏移を受けた成分を検出し、設
定したサンプルゲート上の血流を周波数分析し各周波数
成分の輝度レベルを算出すると共に、各種血流諸元のカ
ラードプラ量を演算するものである。その内部構造は、
超音波送受信部20からの反射エコー信号を復調しドプラ
偏移を受けた成分を検出するドプラ復調部41と、復調信
号を周波数分析し得られた各周波数成分の輝度レベルを
ＤＳＣ部30の画像処理部31に出力する周波数演算部43
と、復調信号をＭＴＩ（Moving Target Indication）フ
ィルタを使い位相変化分を検出し、血流の速度、分散、
反射強度の度合から血流を色相と輝度により２次元表示
するＣＦＭ（カラーフローマッピング）演算部42から成
っている。

【００１７】中央制御部50は、上記各構成要素の動作を
制御するもので、ＣＰＵ（中央処理装置）等から構成さ
れ、各種の操作指令を入力するための操作パネル60が接
続されいる。

【００１８】ＯＤＭ−ＩＦ部44は、本発明の特徴をなす
ものであり、ＯＤＭモード表示時にＤＳＣ部30からのＯ
ＤＭ出力をドプラ演算部40に与えるとともにドプラ演算
部40における動作を制御するための信号を与える。

【００１９】このような構成における超音波診断装置
は、操作パネル60からの選択により、種々の表示モード
のいずれかを選択することができ、これにより断層像と
所定のビーム方向の断面の輝度変化を表示するＢ／Ｍモ
ード、断層像と任意方向の断面の輝度変化を表示するＢ
／ＯＤＭモード、これらのモードにカラードプラを加え
たＢ／ＣＦＭ／Ｍモード、Ｂ／ＣＦＭ／ＯＤＭモード、
更にこれにドプラスペクトル表示を加えたＢ／Ｍ／Ｄモ
ード、Ｂ／ＯＤＭ／Ｄモード、Ｂ／ＣＦＭ／Ｍ／Ｄモー
ド、Ｂ／ＯＤＭ／Ｄモード、Ｂ／ＣＦＭ／ＯＤＭ／Ｄモ
ード等を実現できる。更に、これらはリアルタイムの表
示が可能であるとともに、シネメモリモードを選択する
ことにより、シネメモリ部32に記録された画像データを
随時任意の表示モードで再生して表示することができ
る。

【００２０】ここでは、本発明の超音波診断装置によっ
て実現可能となるＢ／ＣＦＭ／ＯＤＭモード及びＢ／Ｃ
ＦＭ／ＯＤＭ／Ｄモードの動作について説明する。

【００２１】まず探触子10を機械的或いは電子的にビー
ム走査して被検体に超音波の送信及び受信を行うことに
より１フレーム分の反射エコーが得られる。この反射エ
コーを超音波送受信部20で受信して得られた１フレーム
分の受信信号をＤＳＣ部30において処理することにより
図７（ｂ）に示すような１枚の断層像（Ｂモード像）が
モニターに表示される。操作者は、操作パネル60により
このＢモード上にＭモード像の表示開始点としてＡ点、
表示終了点としてＢ点を任意に設定する。

【００２２】ＤＳＣ部30のフレームメモリには１フレー
ム分のデータが格納されており、操作パネル60からの上
述した設定がなされると、ＯＤＭ部33は図２（ａ）に示
すように、この１フレーム分のデータから表示開始点Ａ
及び表示終了点Ｂをつなぐライン（ＯＤＭ抽出ライン）
Ｌ'上にあるデータＰ1〜Ｐ128をアドレス指定すること
によって選択するとともに、同図（ｂ）に示すようにＭ
画素ラインに配置する。この際、受信データ中にＯＤＭ
抽出ライン上のデータがない場合には、この両隣のデー
タからの補間によってライン上のデータを求める。この
ように求められたデータ数は、最大で走査ビーム数に等
しく、このデータ数がＭ画素ラインの画素数と一致する
場合には、そのまま配置すればよいが、画素数よりも少
ない場合には更にデータを補間を行う。このＯＤＭ部33
の出力は、画像処理部31によりモニタ部70に表示され
る。

【００２３】このようにＯＤＭモードでは、１回のＯＤ
Ｍデータを得るために１フレーム分の送受信を行ない、
ＯＤＭ像はフレームレイトと同じ周期で出力されること
になる。

【００２４】一方、ドプラ演算部40では、ドプラ復調部
41で受信信号と送信信号のミキシングを行うことにより
ドプラ偏移成分を検出し、このドプラ信号をもとにカラ
ーフローマッピング或いは周波数分析する。カラーフロ
ーマッピングの場合には図３（ａ）に示すように、ＣＦ
Ｍ演算部42内のＭＴＩフィルタで不要な低周波成分を除
去した後、血流速度・血流分散・反射強度を演算し、そ
れに所定の色相と輝度を割当ててカラーフローマッピン
グしたものをＣＦＭ出力する。この際、ＯＤＭ像上にカ
ラーフローマッピングするためには、ドプラ偏移成分を
検出する受信信号としてＯＤＭ部で生成されたＭ像抽出
ライン（Ａ−Ｂ）上のデータを用いる必要がある。この
ため、ＯＤＭ−ＩＦ部44は、ドプラ演算部40にＯＤＭ出
力であるＭ像抽出ライン上のデータを送出する。ドプラ
演算部40は、超音波送受信部20からの受信信号の代りに
ＯＤＭ−ＩＦ部44からのＯＤＭ出力を用いて、ＣＦＭ演
算を行う。

【００２５】ＣＦＭ演算におけるパルス繰り返し周期
（ＰＲＦ）は、通常のＣＦＭ／ＭモードではＭ像位置ビ
ームの送受信周期と同じであるが、このＣＦＭ／ＯＤＭ
モードでは前述したようにＯＤＭ部33の出力が、フレー
ムレイトと同じ周期で出力されるので、ＣＦＭ演算にお
けるＰＲＦもＯＤＭデータ出力周期と同じくフレームレ
イトと同じ周期で演算される。ＯＤＭ−ＩＦ部44は、Ｏ
ＤＭ出力をドプラ演算部40に送出する際に、このＯＤＭ
出力とＣＦＭ出力を同期させるための時相合せと動作タ
イミング信号の送出を行う。これにより図４（ａ）に示
すように任意方向断面における動態変化（ＯＤＭモード
像）の表示に併せて血流情報を表示することができる。

【００２６】尚、ここでは受信信号をリアルタイムでＤ
ＳＣ部30及びＯＤＭ部33で処理する場合について述べた
が、シネメモリモードの場合には、任意のＯＤＭ抽出ラ
インを設定した上で、シネメモリ部32に記録されたフレ
ームメモリから、このＯＤＭ抽出ライン上にあるデータ
をアドレス指定することによって選択して、Ｍ画素ライ
ンに配置・補間することにより、画像を再生して表示で
きる。この場合にも、ＯＤＭ−ＩＦ部44を介して、ＣＦ
Ｍ演算に必要なデータ及び動作タイミング信号をドプラ
復調部41に送出することにより、リアルタイムの場合と
同様に任意方向断面について血流情報を含む動態変化を
モニタ70に表示することができる。

【００２７】次にＢ／ＯＤＭ／Ｄモードの動作について
説明する。この場合には、ＤＳＣ部30はＢ／ＣＦＭ／Ｏ
ＤＭモードの場合と全く同様であるが、ドプラ部40で
は、図３（ｂ）に示すように、ドプラ復調部41でドプラ
偏移成分を検出された信号を周波数演算部43内の位相検
波でサンプルゲート区間での血流成分を取り込むと共に
不要な高周波、低周波成分を除去し、ＦＦＴ（高速フー
リエ変換法）にて周波数演算されＦＦＴ出力する。この
場合にもドプラ復調部41には、ＯＤＭ−ＩＦ部44を介し
てＯＤＭ部で生成されたＭ像抽出ライン上のデータが入
力され、このＯＤＭ出力についてＰＷドプラ演算（ドプ
ラ偏移の検出及び周波数演算）がなされる。この際、サ
ンプルゲート区間（サンプルボリューム）を設定するた
めに、ＯＤＭ−ＩＦ部44は、Ｍ像抽出ライン（Ａ−Ｂ）
上のデータをドプラ演算部40に送出するときに、サンプ
リングの始点ａ及び終点ｂを指定するためのコントロー
ル信号を同時に送出する。この始点ａ及び終点ｂに関す
る情報は、ＯＤＭ部33で利用したアドレス情報から得る
ことができる。

【００２８】またこの場合にも、ＯＤＭデータ出力周期
がフレームレイトと同じであることに合せて、ＰＷドプ
ラ演算におけるＰＲＦもフレームレイトと同じ周期で演
算される。この際、ＯＤＭ出力とＰＷドプラ出力とが同
時になるように動作タイミング信号がＯＤＭ−ＩＦ部44
により与えられる。これにより、図４（ｂ）に示すよう
に任意方向断面についてのＭモード像と共にこの断面に
ついてのドプラスペクトルを表示することができる。

【００２９】このＢ／ＣＦＭ／ＯＤＭ／Ｄモード表示の
場合にも、Ｂ／ＣＦＭ／ＯＤＭモード表示の場合と同様
に、シネメモリ部32に記録されたフレームメモリから、
このＯＤＭ抽出ライン上にあるデータを読み出し、ＯＤ
Ｍ−ＩＦ部44を介して、ドプラ復調部41に必要な動作タ
イミング信号及びコントロール信号とともに送出するこ
とにより、リアルタイムの場合と同様に任意方向断面の
サンプルボリュームについてドプラスペクトルをモニタ
70に再生して表示することができる。

【００３０】以上説明したようにドプラ演算のＰＲＦが
フレームレイトの制約のもとで、ＯＤＭ／ＣＦＭ、ＯＤ
Ｍ／Ｄが可能となる。この場合、高フレームレートの装
置の実現により、従来のＭモード像に劣らない画質の画
像を得ることができる。

【００３１】尚、以上の説明では、ＣＦＭ／ＯＤＭモー
ドと、ＣＦＭ／Ｄモードを別個のモードとして説明した
が、両者を合せた表示（Ｂ／ＣＦＭ／ＯＤＭ／Ｄモー
ド）も可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明の超音波診断装置によれば、被検体内の任意方向の生
体組織の断面情報を表示する手段（任意方向Ｍモード像
生成部）と血流情報を演算する手段を備えた超音波診断
装置において、任意方向Ｍモード像生成部からの情報
を、血流情報を演算する手段に提供するインターフェイ
ス部を設け、これら情報に基づき血流情報を演算するこ
とにより、生体組織の断面情報に重ねて血流情報を表示
することが可能となり、より診断価値の高い診断情報を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波診断装置の実施例を示すブ
ロック図。

【図２】ＯＤＭモードにおける画像データの形成を説明
する図。

【図３】本発明によるドプラ演算部の動作を示す図で、
（ａ）はＣＦＭ／ＯＤＭモードの場合、（ｂ）はＯＤＭ
／Ｄモードの場合を示す。

【図４】本発明の超音波診断装置により実現される表示
モードの実施例を示す図で、（ａ）はＢ／ＣＦＭ／ＯＤ
Ｍモードを、（ｂ）はＢ／ＯＤＭ／Ｄモードを示す。

【図５】従来の超音波診断装置を示すブロック図。

【図６】本発明及び従来の超音波診断装置による表示モ
ードの例を示す図で、（ａ）はＢ／Ｍ／Ｄモードを、
（ｂ）はＢ／ＣＦＭ／Ｍモードを示す。

【図７】本発明及び従来の超音波診断装置による表示モ
ードの例を示す図で、（ａ）はＢ／Ｍモードを、（ｂ）
はＢ／ＯＤＭモードを示す。

【符号の説明】

10・・・探触子 20・・・超音波送受信部 30・・・ＤＳＣ部 31・・・画像処理部 32・・・シネメモリ部 33・・・ＯＤＭ部（任意方向Ｍモード像生成部） 40・・・ドプラ演算部 41・・・ドプラ復調部 42・・・ＣＦＭ演算部 43・・・周波数演算部 44・・・ＯＤＭ−ＩＦ部（インターフェイス部） 50・・・中央制御部 60・・・操作パネル

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１１月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に超音波を送受信する探触子と、こ
の探触子に送信信号を供給すると共に該探触子で受信し
た反射エコー信号を増幅し整相する超音波送受信部と、
この超音波送受信部で受信した反射エコー信号を探触子
に応じて配列・補間し、画像データとして表示するデジ
タルスキャンコンバータ部と、超音波送受信部で受信し
た反射エコー信号から血流によるドプラ偏移を受けた成
分を検出し、その検出された信号を周波数分析すると共
に、検出された信号から各種血流諸元のカラードプラ量
を演算しデジタルスキャンコンバータ部に出力するドプ
ラ演算部と、前記デジタルスキャンコンバータ部及び前
記ドプラ演算部の動作を制御する中央制御部とを備えた
超音波診断装置において、前記デジタルスキャンコンバータ部は、前記画像データ
から任意方向のＭモード像を補間作成するための任意方
向Ｍモード像生成部を備え、前記任意方向Ｍモード像生
成部からの情報に基づき前記ドプラ演算部で行うドプラ
偏移成分の検出、演算を制御するインターフェイス部を
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】前記ドプラ演算部は、前記インターフェイ
ス部からの情報に基づきカラーフローマッピング像の演
算を行い、前記任意方向Ｍモード像の表示と同時にカラ
ーフローマッピング像の表示を行うことを特徴とする請
求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】前記ドプラ演算部は、前記インターフェイ
ス部からの情報に基づきドプラスペクトルの演算を行
い、前記任意方向Ｍモード像の表示と同時に前記任意方
向についてのドプラスペクトルの表示を行うことを特徴
とする請求項１又は２記載の超音波診断装置。
【請求項４】前記デジタルスキャンコンバータ部は、前
記画像データを順次格納するシネメモリ部を備え、任意
方向Ｍモード像及びカラーフローマッピング像又はドプ
ラスペクトルの表示をリアルタイムで或いはシネメモリ
部からの再生により行うことを特徴とする請求項１ない
し３いずれか１項記載の超音波診断装置。