JPS61141347A

JPS61141347A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPS61141347A
Application number: JP59263199A
Authority: JP
Inventors: 幸雄伊藤; 裕佐藤; 真治岸本; 聡玉野
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-06-28
Also published as: DE3543604C2; US4850366A; DE3543604A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、生体内の運動部分の状態を検知して表示する
技術に係り、特に、生体内の運動部分の運動速度（以下
、単に速度という）、運動速度分散（以下、単に速度分
散という）、生体内の運動部分で反射された超音波の強
度等を測定して表示する超音波診断装置に適用して有効
な技術に関するものである。

〔背景技術〕

従来、生体内の心臓等の臓器、血液や体液の循環器など
の運動部位の速度を測定するために、超音波パルスドツ
プラ法が実用化されている。

この超音波パルスドツプラ法を利用した従来の超音波診
断装置では、生体内運動部分の速さ、方向、速度分散の
３つの種類の情報を映像情報として表示している。その
表示の際、運動部分の速さは輝度で表示し、運動部分の
運動方向は、その方向に応じて色をふりわけて表示して
いる。

また、速度分散の表示は、速さを示す一定の色に分散を
表示するための色を分散量に応じて混ぜることにより色
を変化させている。

しかし、この従来の表示手段では、速さを輝度で表示し
た画像を記録する場合、その記録は記録装置の記録特性
に依存するため、画像信号の輝度の再現性が悪く表示さ
れた画像や写真上から速度を読み取ることは不可能に近
かった。

また、前記従来の表示手段には、生体運動部分の超音波
反射強度（反射パワースペクトル）の情報表示が行われ
ていなかった。ここで、超音波反射強度とは、例えば、
生体内運動部分が血流であるとすると、その流量に対応
するものであり、運動部分の移動量を表わすパラメータ
である。

さらに、現在広く普及している高速フーリエ変換法によ
る生体内運動表示装置（パルスドツプラ血流計など）は
超音波反射強度を輝度として表示しており、もし速度と
輝度により表示した場合にはこれら一般°化している方
式と対応がつかなくなり、診断基準が変ってしまうとい
う問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、超音波診断装置において、速度、速度
分散、超音波反射強度と速度との相関。

速度と速度分散との相関、超音波反射強度と速度と速度
分散との相関のうち少なくとも一つを色の６イ６、□６
ｆ７り、Ｗｆ　１ｌＩｌｔ　Ｍ□□オう工、　　　１に
ある。

本発明の他の目的は、超音波診断装置において、超音波
反射強度を輝度で表示し、速度、速度分散。

超音波反射強度と速度との相関、速度と速度分散との相
関、超音波反射強度と速度と速度分散との相関のうち少
なくとも一つを色の変化で表示することが可能な技術を
提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は１本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、超音波パルスビームを一定の繰返し周波数で
生体内に送信し１反射波を受信増幅して表示する超音波
診断装置において、送信繰返し周波数の整数倍の周波数
を有し、互いに複素関係にある一組の複素基準信号と受
信高周波信号とを混合して、受信高周波信号を複素信号
に変換し、該複素信号から生体内運動部分の速度を演算
し、この速度の分散を演算する。このようにして求めた
速度、速度及び速度分散、速度と速度分散との相関のう
ち少なくとも一つを色の変化で表示することにより、診
断に必要な充分な情報量を提供するものである。

また、さらに、超音波反射強度を複素信号から演算して
これを輝度で表示し、超音波反射強度と速度の相関、超
音波反射強度と速度と速度分散との相関のうち少くとも
一つを色の変化で表示することにより、さらに、多くの
診断用情報を提供するようにしたものである。

〔発明の構成〕以下１本発明の構成について、本発明を生体内の運動部
分の情報を高速フーリエ変換法により表示するようにし
た超音波診断装置に適用した一実施例とともに図面を用
いて説明する。

なお、実施例を説明するための全図において。

同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返し
の説明は省略する。

まず１本実施例の表示技術の原理を説明する。

この表示技術の原理の概要は、従来の高速フーリエ変換
シこよる生体内運動部分の表示方法との互換性を持たせ
るために、超音波反射強度に応じて輝度を変化させて表
示するものである。

従来の超音波ドツプラ法を用いて生体内の運動を検出し
、これを高速フーリエ変換を行ってその速度の時間変化
を表示する方法では、測定点での生体内運動部分の方向
及び速さは、第１１図に示したように縦軸には近ずく運
動と遠ざかる運動の向き及び速度ｆｄ（測定点で生じた
ドツプラ偏移量）をアナログ的に表わしている。また、
横軸はその時間変化（１）を表し、その動きを表すパタ
ーンの濃度は、その運動している物体からの超音波の反
射強度に比例している。しかし、２次元カラー表示方法
は、測定点でのドツプラ偏移、すなわち、運動部分の方
向と速さは、前記のように時間軸上にその値を定めるこ
とＣ；よる表示はできないので、断層像上のその測定点
上に色の変化及び輝度の変化を用いて表わすことになる
。

また、従来の高速フーリエ変換法による表示は。

第１２図に示すように、測定点において速さの分散が見
られる場合にも、同じ理由で色の変化を用いて表わさな
ければならない。

なお、第１１図及び第１２図において、ｆｄはドツプラ
偏移量を示し、ｔは時間を示す。また、「＋」は近ずく
方向を示し、「−」は遠ざかる方向を示す。

そこで、本発明の実施例では、分散σを表示するための
色を分散量に応じて前記の速さと方向により求めた色に
混ぜることにより、各測定点における速さと方向と分散
及びそれらの相関を表わすことができるようにしたもの
である。

次に、この表示原理の詳細を第１図を用いて説明する。

第１図において、又は速度分散軸であり、速度分散σを
、例えば、緑色成分で表わす。ｙは速度軸であり、「＋
」は近ずく方向を示し、その近ずく速さｖｉを、例えば
、赤色成分で表わす。ｒ−Ｊ）は遠ざかる方向を示し、
その遠ざかる速さｖｉを、例えば、青色成分で表わす。

２は超音波反射強度軸であり、超音波反射強度Ｐを輝度
成分で表わす。

Ｙ　ｘ　ｒは暗い黄色、ＢＧＸ２は晴い濃い青緑色。

Ｒｙ＋は暗い濃い赤色、Ｂｙ２は暗い濃い青色、０は淡
い赤色と淡い青色の境界線である。

また、Ｒｚｌは明るい濃い赤色、ＢＺＩは明るい濃い青
色、Ｙｚｓは明るい黄色、ＢＧＺ４は明るい濃い青緑色
である。

送信繰返し周波数の整数倍の周波数を有し、互いに複素
関係にある一組の複素基準信号と受信高周波信号とを混
合した複素信号から、生体内運動部分の速度、速度分散
、超音波反射強度を演算器を用いて求める。これらの求
められた各情報量に応じて、第１図に示すような色の組
合せと輝度によって表示される。

すなわち、ｙ軸上の原点からの距離は速さに対応させて
あり、原点から遠い所は、例えば血流の速さが速く、原
点から近い所は、血流の速さが遅いという場合に、例え
ば、近ずく方向を赤色成分とし、この近ずく速い動きを
濃い赤色Ｒｙｌ又はＲｚｔ（例えば、エンジ）、近ずく
遅い動きを淡い赤色（例えば、ピンク）とし、その動き
の速さに応じて赤色成分を変化させて表示する。

また、遠ざかる方向を青色成分とし、その遠ざかる速い
動きを濃い青色Ｂｙ２又はＢｚ２　　（例えば、グンジ
ョウ）、遠ざかる遅い動きを淡い青色（例えば、空色）
とし、その動きの速さに応じて青色成分を変化させて表
示する。

さらに、速度分散は、赤色及び青色系統の色から速度分
散値に応じて緑色成分を変化させて表示する。

前述のように１本実施例の表示方法では、速度又は速度
及び速度分散に対応して表示色を決めるものであり、速
度や速度分散に応じて輝度は変化させない。

次に、前記速度又は速度及び速度分散によって決められ
た色信号を動いている運動部分からの超音波反射強度に
応じて輝度を変化させて表示する。

この表示方法は、例えば１次のように行う。

超音波反射強度の表示は、前記運動部分の動く方向とそ
の速さと速度分散により決められた色の輝度を、超音波
反射強度に応じて変化させることによって行われる。例
えば、赤色成分（以下、Ｒという）、緑色成分（以下、
Ｇという）、青色成分（以下、Ｂという）を各々６４階
調の表示が可能なディスプレイを用いた場合、Ｒ，Ｇ、
Ｂ各８階調を用いて速度による色のＲ，Ｇ、Ｈの分配比
を決め、これに速度分散がある場合は、さらにＧを混ぜ
、運動方向と速さと速度分散によりＲ，Ｇ。

Ｂの分配比が決められ、色が決められる。このＲ２Ｏ，
Ｂの分配比の組み合せに、超音波反射強度を８階調とし
て入力し、例えば、この８階調と先に決められたＲの階
調、Ｇの階調、Ｂの階調を掛は算してこの色の分配比を
変えずに超音波反射強度に応じた輝度調整を行う。

第２図乃至第１０図は、前記表示技術の原理に基づいて
なされた本実施例の超音波診断装置を説明するための図
であり、第２図は、その超音波診断装置の全体概略構成
を示すブロック図、第３図及び第６図は、本実施例の速
度及び速度分散の演算式を説明するための図、第７図は
、第２図に示す超音波反射強度演算器及び速度演算器の
一実施例の詳細な構成を示すブロック図、第８図は、超
音波反射強度演算器及び速度演算器の他の実施例の構成
を示す図、第９図は、第２図に示す速度分散演算器の一
実施例の詳細な構成を示すブロック図、第１０図は、第
２図に示すカラーエンコーダの一実施例の詳細な構成を
示すブロック図である。

第２図において、ｌは超音波探触子であり、この超音波
探触子１から打ち出される超音波パルスビームは、打ち
出し回路２により生成される。打ち出された超音波パル
スは、生体内で反射され。

超音波探触子１で受信されるようになっている。

この生体内情報を含む受信信号は、高周波増幅回路３に
より増幅される。４は水晶発振器であり、安定した高周
波同期信号を発生する。５は同期回路であり、前記高周
波信号を超音波探触子１から打ち出される超音波パルス
の繰り返し周波数に応　　　　　１じた参照波に変換す
るためのものである。７及び８は混合器であり、混合器
７は、運動部分（例えば、血流）の運動方向を指示する
ために、前記参照波を移相器６を用いて９０°位相をず
らした参照波と、前記増幅された受信信号とを混合する
ものである。また、混合器８は、前記増幅された信号と
同期回路５からの参照波とを混合するものである。

１４．１５はキャンセラであり、それぞれ、前記混合さ
れた各々の信号から生体内の運動部分の情報を持つドツ
プラ成分のみを抽出するためのものであるａＮ５は超音
波反射強度演算器であり。

生体内の運動部分で反射された超音波の強度（抽出され
たドツプラ成分を持つ各々の信号の強度）を求めるため
のものである。１７は速度演算器であり、抽出されたド
ツプラ成分を持つ各々の信号から演算して、生体内の運
動部分の速度を求めるためのものである。１Ｂは速度分
散演算器であり。

前記速度演算器１７により求められた速度の値から演算
して、速度分散の値を求めるためのものである。この速
度演算器１７と速度分散演算器１８によって速度及び速
度分散を示す信号に変えられる。１９は演算選択スイッ
チであり、速度演算のみを行うか、あるいは速度及び速
度分散演算を行うかを切換えるためのものである。この
演算選択スイッチ１９の切換えは、演算選択設定器２０
によって制御されるようになっている。２１はカラーエ
ンコーダであり、速度（方向と速さ）、速度分散、超音
波反射強度の各情報に応じてＲ，Ｇ。

Ｂの三色の組み合せ度合を決める信号を発生するための
ものである。２２は検波器であり、前記高周波増幅回路
３で増幅された生体内情報を含んだ受信信号を検波して
生体内断層像信号を抽出するためのものである。この抽
出された生体内断層像信号は、ディジタル・スキャン・
コンバータ（ｄｉｇｉｔ、ａｌ　５ｃａｎ　ｃｏｎｖｅ
ｒｔ、ｅｒ　　；以下、ＤＳＣという）２３に書き込ま
れるようになっている。

また、前記混合器７で得られる信号の高周波成分は、低
域通過フィルタ１０により取り除かれる。

この信号から従来の１次元のドツプラ偏移成分を抽出す
るために、サンプルパルス回路９で生成されたゲートパ
ルスにより、サンプル・ホールド回路１１で生体内の運
動部分のドツプラ偏移を示す信号を抽出し、これを帯域
通過フィルタ１２によりスムージングし、高速フーリエ
変換などによる周波数分析回路１３により一次元のドツ
プラ偏移信号が抽出されるようになっている。この−次
元のドツプラ偏移信号もＤＳＣ２３に書き込まれるよう
になっている。

ＤＳＣ２３に書き込まれた生体内情報の信号は、ＤＳＣ
２３内部でビデオ信号に変換され、テレビ信号として読
み出され表示コントローラ２４を介して陰極線管（ＣＲ
Ｔ）モニタ、テレビモニタ等の表示装置２５に表示され
るようになっている。

前記生体内情報の信号のうち、速度及び速度分散は次に
述べる演算式により求められる。

速度及び速度分散を求めるためには、数個の反射波にお
ける任意の一定深度から生じるドプラ偏移量が必要であ
る。ここでは、便宜上、２個の信号による例について説
明する。

超音波探触子１から超音波ビームがΔｔの間隔をおいて
打ち出され、生体内で反射された反射波が受信される。

この受信された信号から抽出されたドプラ信号の各反射
点での強度は、各反射点の時間的変化を考えた場合、任
意の強度を有し、かつ、ドプラ偏移分の周期を有する周
期関数の任意の時間における値である。これにより、こ
のドツプラ偏移を受けることにより生じた周期関数の強
度（すなわち、生体内運動部分の運動量）を求めるため
に、移相器６と混合器７，８を用いて位相差９０°の信
号を各々生成する。これらの計４個の信号の任意の深さ
におけるドプラ偏移の強度ａ。

ｂ、ｃ、ｄは、第３図に示すように、時該を及びｔ＋Δ
ｔにおける位相により与えられる。

すなわち、受信信号の強度の絶対値をＱとすると１時刻
１におけるドプラ偏移成分の周期（周波数）ｆｄを有す
る関数の強度ａ、Ｃは、ａ　＝　Ｑｓｉｎ２πｆｄｔ　
　　”・”（１）ｃ＝Ｑｃｏｓ２ｎｆｄｔ　　　”・”
（２）の９０°の位相差を有する２つの関数で表わせる
。　　　　　　１同様に時刻ｔ＋Δｔでは。

ｂ　＝　Ｑ　５ｉｎ２ｓｆｄ　　（ｔ、＋Δｔ、）　　
　　−−−−・＜３）ｄ　　＝　　Ｑｃｏｓ２πｆｄ　
　（ｊ＋　Δ七）　　　　　・−・・−−（４）で表わ
される。：れらの式（１）乃至（４）により。

時刻ｔ、時刻ｔ＋Δｔでの各関数の絶対強度”ｔ、Ｑ　
（Ｌｆｂ。は、次の式（５）、（６）で表わされる。

ｋ　＝　（ａ２＋ｃ”　）’／”　”・・・・・（５）
２代、ｔ、　：　（ｂ”　＋ｄ２）ψ・・・・・・（６
）このＱ＜　＋　Ｑ　ＣｔｆＡｔ＞は、生体内流体の流
量に比例する。

次に、生体内流体の移動速度の演算について説明する。

第４図に示すように９時刻を及び時刻ｔ＋Δしｂ；おけ
るドプラ波の変位をθ及びδとすると、０＝ｓｉｎ−’
　（）・・・・・・・・・・・・・・（７）Ｑもにで表わされる。ただし１式（７）及び式（８）により求
まるＯとδは各々−９０’　＜Ｏ＜９０’　、−９０″
くδ＜９０’の範囲にある。このため０とδを。

０〈θ＜３６０’　、０＜δく３６０°・・・（９）の
範囲で決めるために、第５図及び第６図に示すように、
ａ　（＝　ｍ　ｓｉｎ：’ｃｆｄ　ｔ　）とｃ　（＝　
Ｑ　ｃｏｓ２　πｆｄｔ）、ａとｃ’　（＝Ｑ、ｃｏｓ
　（ｚ−２ｘｆｄｔ）　）の値からθを求める。同様に
して、ｂ　［＝　Ｑ　５ｉｎ２πｆｄ（し−ΔＩ、）〕
　　と　ｄ　（＝＝　Ｑ　ｃｏｓニアｃｆｄ　　（し−
Δ七）〕　のイ直からδを式（９）の範囲で求めている
。

すなわち、９０°移相差のある信号の正弦波成分、余弦
波成分の正負により、５ｉｎ−’　ｘのＸの取りうる値
の範囲は１表■のようになり、これにより式（７）９式
（８）のθとδの値を求めている。

表■ そして、変化した微小時間Δｔの変位角Δθは、前記式
（７）、（８）から次の式（ｌＯ）のように求められる
。

Δθ＝θ−δ　　　・・・・・・・・・・・・・・（１
０）また、この角速度をωとすると、次の式（１１）で
表わされる。

ω＝Δθ／Δｔ＝（δ−θ）／Δｔ　　・・・・・・・・（１１）この
式（１１）により、ドプラの偏移周波数ｆｄは。

ｆｄ＝２π・ω ＝２π・（δ−θ）／Δｔで表わされる。この偏移周波数ｆｄは生体内流体の速度
に比例する値であるから、偏移周波数ｆｄにより生体内
流体の移動方向及びその速度がわかる。

第２図に示す超音波反射強度演算器１６及び速度演算器
１７は、前記超音波反射強度及び速度を求める演算式に
よる演算を行うためのものであり。

第７図にその超音波反射強度演算器１６及び速度演算器
１７の一実施例の構成を示す。

第７図において、１０１及び１０２はラッチ回路であり
、ラッチ回路１０１には、ある時刻ｔ、ｔ＋Δｔに受波
された受信信号の正弦波成分［式（１）の８２式（３）
のｂ］の値が順次入力され、ラッチ回路１０２には、時
刻１．１＋Δｔに受波された受信信号の余弦波成分〔式
（２）のＣ２式（４）のｄ〕の値が順次入力されて順次
一時保持されるようになっている。

１０３Ａは遅延回路であり、受波される超音波ビームの
１本前の同じ深さの部位の受信信号の正弦波成分の値、
すなわち、式（１）のａの値を得るためのものである。

１０３Ｂは遅延回路であり、受波される超音波ビームの
１本前の同じ深さの部位の受信信号の余弦波成分の値、
すなわち、表１にしたｓｉｎ”−’の演算の値の範囲を
得るためのものである。１０４はＲＯＭ　（ｒｃａｄ　
ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ　）で構成された演算器であり
、前記正弦波成分〔式（１）のａ〕の値と余弦波成分〔
式（２）のＣ〕の値から受信信号の強度の絶対値〔式（
５）のＱ−ｔ、の値〕を求めるテーブルを有している。

１０５は遅延回路であり、１本前の同じ深さの受波強度
の絶対値〔式（６）のＱ（、＾ｔ）の値〕を得るための
ものである。

１ｏ６，１ｏ７，１ｏ８はＲＯＭであり、Ｒｏ　　　　
　１Ｍ１０６は、ラッチ回路１０１の出力値とラッチ回
路１０２の出力とＲＯＭ１４の出力値とから式（８）と
表Ｉの関係から角度δの値を求めるテーブルを有してい
る。ＲＯＭ１０７は、遅延回路１０３Ａ及び１０３Ｂの
出力データと１０５の出力データから式（７）と表Ｉの
関係から角度θの値を求めるテーブルを有している。Ｒ
ＯＭ　１０８は、前記ＲＯＭ１０６の出力値と１０７の
出力値から式（１０）の変位角Δθを求めるテーブルを
有している。

１０９は超音波打出し間隔時間Δｔを設定する超音波打
出し間隔時間設定器である。１１０はＲＯＭであり、前
記ＲＯＭ１０８の出力値と設定された超音波打出し間隔
時間Δｔの値から式（１１）のωの値を求めるテーブル
からなっている。

この実施例の速度演算器１６の動作を、第７図を用いて
説明する６いま、第２図に示すキャンセラ１４からある時刻ｔ＋Δ
ｔの受波の正弦波成分の値すがラッチ回路１０１に入力
され、キャンセラ１５からの受波余弦波成分の値ｄがラ
ッチ回路１０２に入力されると、信号の正弦波成分の値
す及び余弦波成分の値ｄがそれぞれＲＯＭ　１０４に入
力され、ＲＯＭ１０４から受波される超音波ビームの強
度の絶対値Ｑ（ｔ＋Δｔ）が出力されて、ＲＯＭ１０６
に入力されると、ＲＯＭ１０６にはラッチ回路１０１か
ら受信信号の正弦波成分の値すとラッチ回路１０２から
余弦波成分ｄが入力されているため、ＲＯＭｌ０６から
時刻ｔ＋Δしにおける式（８）の角度δの値が出力され
ると共に、遅延回路１０５に入力されて超音波ビーム打
ち出し間隔の時間だけ遅延される。この角度δの出力値
はＲＯＭ　１０８に入力される。また、この時に１本前
の受信信号の強度の絶対値ＵｔがＲＯＭ１０７に入力さ
れると、ＲＯＭ１０７には遅延回路１０３Ａから受波さ
れる超音波ビームの１本前の受信信号の正弦波成分の値
ａと遅延回路１０３Ｂから受波される超音波ビームの受
信信号の余弦波成分の値Ｃが入力されているため、ＲＯ
Ｍ１０７がら時刻ｔにおける式（７）の角度θの値が出
力される。この角度θの出力値は、ＲＯＭｌｌ０に入力
される。

これらの入力によりＲＯＭ１０８から式（１０）に示す
変位角へ〇が出力され、ＲＯＭｌｌ０に入力される。こ
の時、ＲＯＭ１１０には、Δを設定回路１０９によりΔ
ｔが入力されるため、ＲＯＭｌ１Ｏからｇ（１１）に示
した角速度ωが出力される。

また、前記速度演算器１７の他の実施例は、第８図に示
すように、マイクロプロセッサ（ｎ＋ｉｃｒ。

ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０１．　ＲＯＭ２０２．　ＲＡ
Ｍ　（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅＩＩｌｏｒｙ
）　２０３、インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　；
　Ｉ　／　Ｏ）　２０４をパスライン（ｂｕｌｌｉｎｅ
）で連結した速度演算器１７Ａを用いたものである。

この実施例の演算器１７Ａの動作は、前記式（１）乃至
（１１）の演算をソフトウェアによって行う。

次に、前記第２図に示す速度分散演算器１８の一実施例
の構成を第９図に示す。

この速度分散演算器１８の演算式は、前記速度演算器１
７で求められた運動速度ｖｉ（ｉは１〜ｎの整数）とし
、平均速度を＆とすると６次の式％式％：１第９図において、３００Ａ乃至３００Ｈはバッファであ
り、前記運動速度ｖｉのデータを格納するためのもので
ある。バッファ３００Ａ乃至３００Ｈは、例えば、それ
ぞれ超音波ビーム１本当りの反射波のデータが格納でき
る容量のものを用いる。

３０１はバッファ３００Ａ乃至３００Ｈのアドレスを発
生するためのアドレス発生器である。３０２は前記バッ
ファ３００Ａ乃至３００Ｈを選択するための制御部であ
り、システム全体の制御装置に設けられている。３０３
は一般の演算器であり、前記式（１２）の演算を行って
速度分散σを求めるためのものである。３０４も一般の
演算器であり、前記式（１３）の演算を行って平均速度
付をもとぬるだめのものである。１゜次に、第２図に示すカラーエンコーダ２１の一実施例の
構成を第１０図に示す。

第１θ図において、４０１，４０２，４０３はそれぞれ
Ｒ，Ｇ、Ｂの表示量演算器であり、表示される速度ｖ１
と速度分散σに応じて光の三原色Ｒ，Ｇ、Ｂの混合配分
値を求めるためのものである。これらの求められた各々
Ｒ，Ｇ、Ｂの値を混合することにより表示色が形成され
る。Ｒ表示量演算器４０１は、表示色中のＲ成分の値を
求めるもの、Ｇ表示量演算器４０２ば、Ｇ成分の値を求
めるもの、Ｂ表示量演算器４０３は、Ｂ成分の値を求め
るものである。

４０４．４０５，４０６はそれぞれＲ，Ｇ、Ｂの輝度調
整器であり、前記Ｒ，Ｇ、Ｂの混合配分値で混合された
表示色の輝度を超音波反射強度Ｐに比例させるようにす
るためのものである。

前記Ｒ，Ｇ、Ｂ表示量演算器４０１，４０２゜４０３は
、例えば、前述した原理に基づいてあらかじめ演算して
、表■９表■２表■に示すように、テーブル化したＲＯ
Ｍで構成されたものを用いる。

また、前記Ｒ，Ｇ、Ｂ輝度調整器４０４，４０５．４０
６は、例えば、表示される輝度を６４段階に分け、それ
ぞれの値を１表■２表■１表■に示すように、あらかじ
め実験的に決定したテーブルから構成されたものを用い
る。ここで、前８ｄ表■乃至表■は１便宜１速度及び速
度分散を５ビツトと３ビツトのディジタル値で各々を量
子化した値で表わしている。

次に、この例のカラーエンコーダ２１の動作を第１Ｏ図
を用いて説明する。

速度ｖ１と速度分散σがそれぞれＲ，Ｇ、Ｂ表示量演算
器４０１，４０２，４０３に入力されると、Ｒ表示量演
算器４０１により２表示される速度ｖｉと速度分散σに
応じた三原色Ｒ，Ｇ、ＢのうちのＲ成分の値の信号を出
力し、Ｇ表示量演算器４０２により、Ｇ成分の値の信号
を出力し、Ｂ表示量演算器４０３により、Ｂ成分の値の
信号を出力する。これらの出力信号は、Ｒ，Ｇ、Ｂｊｉ
ｌ１度調整器４０４，４０５，４０６に入力され、表示
される速度ｖ上と速度分散σに応じた表示色に。

超音波反射強度Ｐに応じた輝度が加えられる。

なお、本実施例では、表■乃至表■の各Ｒ，Ｇ。

Ｂ表示表及び表■乃至表■の各Ｒ，Ｇ、Ｂ１１１度調整
表の入力は、速度ｖｉ、速度分散σ、超音波反強度Ｐを
５ビツトと３ビツトと３ビツトにしているが、前記表の
容量を大きくすることにより、任意の大きさのにビット
とＱビットとｍビットに容易に変更できる。

次に７本実施例の超音波診断装置全体の動作を第１図を
用いて説明する。

超音波探触子１から打ち出される超音波パルスビームは
、打ち出し回路２により生成される。打ち出された超音
波パルスは、生体内で反射され、超音波探触子１により
受信される。この生体内情報を含んだ受信信号は、高周
波増幅回路３により増幅される。水晶発振器４で発生さ
れた安定な高周波信号は、同期回路５により超音波ビー
ムの打ち出し繰り返し周波数に応じた参照波に変換され
、混合器８に入力される。前記増幅された信号は、　　
　ｊ混合器８に入力され、前記参照波と混合される。

また、生体内の運動部分の運動方向を指示するため、前
記参照波を移相器６により９０’位相をずらし、超音波
探触子ｌで受信され増幅された信号と、混合器７により
混合される６混合された各々の信号は、生体内の運動部
分の運動情報を有するドツプラ成分のみを抽出するため
に、各々の信号はキャンセラ１４．１５に入力される。

キャンセラ１４．１５で抽出されたドツプラ成分を含む
各々の信号は、超音波反射強度演算器１６に入力され、
超音波反射強度演算器１６により、前記ドツプラ成分を
含む各々の信号から前述した手順で演算して超音波反射
強度Ｐの値を求める。この超音波反射強度Ｐの値は、カ
ラーエンコーダ２１に入力されると共に速度演算器１７
に入力される。また、速度演算器１７にはキャンセラ１
４がらドツプラ成分を含む各々の信号が入力され、この
ドツプラ成分を含む各々の信号と超音波反射強度Ｐの値
から速度演算器１７より前述した手順で演算し、速度ｖ
ｉの値を求める。また、速度分散演算器１８により前述
した手順で演算し、速度分散σの値を求める。この求め
られた速度ｖ１の値と運動速度分散σの値は、カラーエ
ンコーダ２１に入力される。カラーエンコーダ２１では
前記求められた速度ｖｉの値と運動速度分散σの値に応
じた表示色の各Ｒ，Ｇ、Ｂの成分のデータに超音波反射
強度Ｐの値に応じた輝度のデータが加わったＲ、Ｇ。

Ｂの表示データが出力され、ＤＳＣ２３に記憶される。

また、前記速度ｖｉを求める演算のみを行うか。

又は速度ｖｉ及び速度分散σを求る演算を行うかを演算
選択設定器２０によって設定し、演算選択スイッチ１９
を閉又は開にする。

また、超音波探触子１で受信され高周波増幅回路３で増
幅された生体内信号から、検波器２０により生体内断層
像の信号を検波して、ＤＳＣ２３に記憶される。

また、混合器７の出力信号は、低域通過フィルタ１０に
より高周波成分が取り除かれる。この信号から従来の１
次元のドツプラ偏移成分を抽出するために、サンプルパ
ルス回路９で成牛されたゲートパルスにより、サンプル
・ホールド回路１１で生体内の各運動部分のドツプラ偏
移を示す信号を抽出し、これを帯域通過フィルタ１２に
よりスムージングし、周波数分析回路１３を通して二次
元のドツプラ偏移信号を抽出する。この抽出されたドツ
プラ偏移信号もＤＳＣ２３に記憶される。

ＤＳＣ２３に記憶された信号は、表示コントローラ２４
を介して表示装＠２５に送られて、速度ｖｉの値と運動
速度分散σの値と超音波反射強度Ｐの値に応じた色と明
るさのカラー表示がなされる。また、この表示装置２５
には、断層像又ドツプラ波も表示することができる。

なお、前記超音波反射強度演算器１６及び速度演算器１
７は、演算速度をより高速化するために。

すべての演算結果をＲＯＭに書き込んでテーブル化して
おくことも可能である６また、速度分散演算器１７の平
均速度演算においても、バッファに格納した速度情報か
ら、高速にするために、すべての演算結果をＲＯＭに書
き込んでテーブル化し　　　　　　、１ておくことも可
能である。

以上の説明かられかるように、第１図乃至第１０図に示
す本発明の一実施例によれば、以下に述べる効果を得る
ことができる。

（１）超音波反射強度を輝度を用いて表示することによ
り、ゲインコントロール等の調整により生ずる生体内運
動部分のドツプラシフト信号に含まれるノイズをカット
して表示することができる。

すなわち、観測したい範囲のドツプラシフト信号の下限
を設定できる。これにより１例えば、血流量の大きなド
ツプラシフト信号のみを表示すること等が可能となる。

（２）生体内運動部分の各サンプル点の速度の変化を色
の変化で表示することにより、生体内運動部分の各サン
プル点の速度差を観測することができる。

（３）生体内運動部分の速度と速度分散を２次元の色の
変化でカラー表示することにより、生体内運動部分の速
度と速度分散の相関を観測することができる。

（４）生体内運動部分の速度と速度分散を２次元の色の
変化に、超音波反射強度に応じた輝度変化を加えてカラ
ー表示することによ゛す、生体内運動部分の速度と速度
分散と超音波反射強度との相関を観測することができる
。

（５）前記（１）乃至（４）による２次元カラー表示画
面を写真撮影することにより、生体内運動部分の各サン
プル点の速度差、速度と速度分散との相関等を記録する
ことができる。これにより。

後日生体内部分運動の各サンプル点の速度差、速度と速
度分散との相関等を観測することができる。

（６）生体内部分運動の各サンプル点の速度差をカラー
表示することにより、従来の輝度表示よりも記録装置の
特性に依存しないので、再現性が良くなる。

（７）前記（１）乃至（６）により、有効な診断資料を
提供することができる。

（８）速度及び速度分散の各々のＲＯＭで構成された演
算器１７及び１８のみを用い、自己相関器を用いないの
で、装置の小型化がはかれ、かつ、価格の低減化がはか
れる。

（９）速度及び速度分散をＲＯＭで構成された演算器１
７及び１８で求めるようにしたので、演算の高速化をは
かることができる。

（１０）演算選択設定器２０を設けることにより。

速度又は速度及び速度分散のみを演算して表示すること
ができるので１診断に必要な資料だけを迅速に提供する
ことができる。

（１１）前記（１）乃至（４）により、簡単な構成で、
超音波ビーム上の生体内の超音波反射強度。

速度、速度及び速度分散を、各深度ごとに高速に測定演
算することができるので、生体内臓器等を診断するため
のより多くの情報を提供することができ、診断精度を向
上させることができる。

以上、本発明を実施例にもとすき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
言うまでもない。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば５次のような効果
を得ることができる。

（１）超音波反射強度を輝度を用いて表示することによ
り生ずる生体内運動部分のドツプラシフト信号に含まれ
るノイズをカットして表示することができる。すなわち
、観測したい範囲のドツプラシフト信号の下限を設定で
きる。これにより１例えば、血流量の大きなドツプラシ
フト信号のみを表示すること等が可能となる。

（２）生体内運動部分の各サンプル点の速度の変化を色
の変化で表示することにより、生体内運動部分の各サン
プル点の速度差を観測することかできる。

（３）生体内運動部分の速度と速度分散を２次元の色変
化でカラー表示することにより、生体内運動部分の速度
と速度分散の相関を観測することができる。

（４）生体内運動部分の速度と速度分散を２次元の色の
変化に超音波反射強度に応じた輝度変化を加えてカラー
表示することにより、生体内運動部＋ｏ＊ａ″：＊Ｊｌ
）ＭＩＩＩＦｍ、Ｕ”１°１１′１観測することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例の超音波診断装置の生体内
運動部分の速度、速度分散、超音波反射強度及びこれら
の相関をカラー表示する技術の原理を説明するための図
、第２図乃至第１０図は１本実施例の超音波診断装置を説
明するための図であり、第２図は、その超音波診断装置の全体概略構成を示すブ
ロック図、第３図乃至第６図は、本実施例の速度及び速分散の演算
式を説明するための図、第７図は、第２図に示す超音波反射強度演算器及び速度
演算器の一実施例の詳細な構成を示すブロック図、第８図は、超音波反射強度演算器及び速度演算器の他の
実施例の構成を示すブロック図、第９図は、第２図に示
す速度分散演算器の一実施例の詳細な構成を示すブロッ
ク図、第１０図は、第２図に示すカラーエンコーダの一実施例
の詳細な構成を示すブロック図、第１１図及び第１２図
は、従来の超音波診断装置の問題点を説明するための特
性曲線図である。図中、ｌ・・・超音波探触子、２・・・打ち出し回路、
３・・・高周波増幅回路、４・・・水晶発振器、５・・
・同期回路、６・・・移相器、７，８・・・混合器、９
・・・サンプルパルス回路、１０・・・低域通過フィル
タ、１１・・・サンプル・ホールド回路、１２・・・帯
域通過フィルタ、・１３・・・周波数分析回路、１４．
１５・・・キャンセラ、１６・・・超音波反射強度演算
器、１７・・・速度演算器、１８・・・速度分散演算器
、１９・・・演算選択スイッチ、２０・・・演算選択設
定器、２１・・・カラーエンコーダ、２２・・・検波器
、２３・・・ＤＳＣ，２４・・・表示コントローラ、２
５・・・表示装置である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波パルスビームを一定の繰返し周波数で生体
内に送信し、反射波を受信増幅して表示する超音波診断
装置において、送信繰返し周波数の整数倍の周波数を有
し、互いに複素関係にある一組の複素基準信号と受信高
周波信号とを混合して、受信高周波信号を複素信号に変
換する複素信号変換手段と、該複素信号から生体内運動
部分の運動速度を演算する第１演算手段と、該第１演算
手段で求めた運動速度の分散を演算する第２演算手段と
、前記第１及び第２演算手段で得られた運動速度、運動
速度及び運動速度分散、運動速度と運動速度分散との相
関のうち少なくとも一つを色の変化で表示する表示手段
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
（２）超音波パルスビームを一定の繰返し周波数で生体
内に送信し、反射波を受信増幅して表示する超音波診断
装置において、送信繰返し周波数の整数倍の周波数を有
し、互いに複素関係にある一組の複素基準信号と受信高
周波信号とを混合して、受信高周波信号を複素信号に変
換する複素信号変換手段と、該複素信号から生体内運動
部分の超音波反射強度を演算する第１演算手段と、前記
複素信号から生体内運動部分の運動速度を演算する第２
演算手段と、該第２演算手段で求めた運動速度の分散を
演算する第３演算手段と、前記第１、第２及び第３演算
手段で得られた運動速度、運動速度分散、運動速度と運
動速度分散との相関のうち少くとも一つを色の変化で表
示し、超音波反射強度を輝度で表示する表示手段を具備
したことを特徴とする超音波診断装置。