(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動すると共に受信した反射波の信号を増幅する超音波送受信回路と、この超音波送受信回路で得た反射エコー信号から上記被検体内の血流によりドプラ偏移を受けた周波数信号を取り出し被検体内の血流速度を演算する血流速度演算回路と、この血流速度演算回路からの血流速度情報を記憶する血流速度フレームメモリと、この血流速度フレームメモリからの旧データと上記血流速度演算回路からの新データの大小を比較し大きい方を選択して血流速度フレームメモリへ出力する相関手段と、上記血流速度フレームメモリからの画像データを入力し血流状態に応じた色信号に変換して色分け表示する画像表示器とを有する超音波ドプラ血流計測装置において、
上記被検体の生体信号を検出した各時点から、設定された任意の遅延時間をおいた各時点でパルスを繰り返し出力し、上記血流速度フレームメモリに上記相関手段で比較選択して出力された画像データを重ね書きするための各生体信号間の長さに対応する時間的な区間を決定する手段と、
上記出力されたパルスに応じて、上記血流速度フレームメモリ中の画像データをクリアし、その後に画像データを該血流速度フレームメモリに重ね書きさせる制御手段とを設け、
上記重ね書きされた画像データにより上記画像表示器に血流の一連の全軌跡を繰り返し表示することを特徴とする超音波ドプラ血流計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体内へ超音波を送受信して得られた反射エコー信号から血流によりドプラ偏移を受けた信号を取り出し、血流情報を二次元表示する超音波ドプラ血流計測装置に関し、特に血流の一連の全軌跡の様子を１枚の画像の中に重ね書きして表示することができる超音波ドプラ血流計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の超音波ドプラ血流計測装置は、図５に示すように、被検体内に超音波を送受信する探触子１と、この探触子１を制御して超音波を送信すると共に受信した反射波の信号を増幅する超音波送受信回路２と、この超音波送受信回路２で得た反射エコー信号から上記被検体内の血流によりドプラ偏移を受けた周波数信号を取り出すドプラ復調回路３と、このドプラ復調回路３からの周波数信号を用いて被検体内の血流速度を演算する血流速度演算回路４と、この血流速度演算回路４からの血流速度情報を記憶する血流速度フレームメモリ５と、この血流速度フレームメモリ５からの旧データＤoと上記血流速度演算回路４からの新データＤnとの相関をとるテーブルＲＡＭ６と、上記血流速度フレームメモリ５からのデータを入力して血流状態に応じた色信号に変換する色信号変換表示回路７と、この色信号変換表示回路７からの色信号を入力して色分け表示する画像表示器８と、上記各構成要素を制御する制御回路部としてのＣＰＵ（中央処理装置）９とを有して成っていた。なお、図５において、符号１０は上記ＣＰＵ９に対して操作指令等を入力するキーボードを示している。
【０００３】
そして、上記探触子１で被検体内部の診断部位の血管に向けて超音波を送信し、ドプラ復調回路３で上記血管内の赤血球で反射してきた超音波のドプラ偏移周波数を計測し、血流速度演算回路４で演算した血流速度情報を血流速度フレームメモリ５に書き込んでいた。このとき、上記血流速度フレームメモリ５からは現在より１フレーム前の旧データＤoが読み出されてテーブルＲＡＭ６へ入力し、前記血流速度演算回路４からは新たに超音波の走査によって得られた現在の新データＤnが入力して、上記テーブルＲＡＭ６では両データ間で重み付け演算をしてフレーム相関処理を行い、この相関処理を行ったデータを血流速度フレームメモリ５に記憶していた。その後、この血流速度フレームメモリ５からデータを読み出して色信号変換表示回路７で色信号に変換し、画像表示器８にカラーで表示していた。
【０００４】
【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血流計測装置において、連続する２フレーム間でフレーム相関処理を行って表示するものにおいては、特に拍動性が大きくその周期の長い血流について全軌跡を１枚のフリーズした画像内に収めて表示することは困難であった。従って、血流の一連の全軌跡の様子を見るには、連続して順次表示される複数枚の画像から血流の軌跡のイメージを読影者が念頭に入れておき、頭の中でそのイメージをつなぎ合わせて血流の全軌跡を思い描くようにしなければならなかった。このことから、血流像の読影には熟練を要すると共に、読影者の主観が入って診断に個人差が出ることがあった。従って、迅速な診断ができないと共に、客観的な判断が阻害されることがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、血流の一連の全軌跡の様子を１枚の画像の中に重ね書きして表示することができる超音波ドプラ血流計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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血流計測装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を駆動すると共に受信した反射波の信号を増幅する超音波送受信回路と、この超音波送受信回路で得た反射エコー信号から上記被検体内の血流によりドプラ偏移を受けた周波数信号を取り出し被検体内の血流速度を演算する血流速度演算回路と、この血流速度演算回路からの血流速度情報を記憶する血流速度フレームメモリと、この血流速度フレームメモリからの旧データと上記血流速度演算回路からの新データの大小を比較し大きい方を選択して血流速度フレームメモリへ出力する相関手段と、上記血流速度フレームメモリからの画像データを入力し血流状態に応じた色信号に変換して色分け表示する画像表示器とを有する超音波ドプラ血流計測装置において、上記被検体の生体信号を検出した各時点から、設定された任意の遅延時間をおいた各時点でパルスを繰り返し出力し、上記血流速度フレームメモリに上記相関手段で比較選択して出力された画像データを重ね書きするための各生体信号間の長さに対応する時間的な区間を決定する手段と、上記出力されたパルスに応じて、上記血流速度フレームメモリ中の画像データをクリアし、その後に画像データを該血流速度フレームメモリに重ね書きさせる制御手段とを設け、上記重ね書きされた画像データにより上記画像表示器に血流の一連の全軌跡を繰り返し表示するものである。
【０００７】
【作用】
このように構成された超音波ドプラ計測装置は、被検体の生体信号を検出した各時点から、設定された任意の遅延時間をおいた各時点でパルスを繰り返し出力し、血流速度フレームメモリに相関手段で比較選択して出力された画像データを重ね書きするための各生体信号間の長さに対応する時間的な区間を決定し、上記出力されたパルスに応じて、上記血流速度フレームメモリ中の画像データをクリアし、その後に画像データを該血流速度フレームメモリに重ね書きさせるように制御し、この重ね書きされた画像データにより上記画像表示器に血流の一連の全軌跡を繰り返し表示するように動作する。これにより、血流の一連の全軌跡の様子を１枚の画像の中に重ね書きして表示することができる。
【０００８】
【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。
図１は本発明による超音波ドプラ血流計測装置の実施例を示すブロック図である。この超音波ドプラ血流計測装置は、被検体内へ超音波を送受信して得られた反射エコー信号から血流によりドプラ偏移を受けた信号を取り出し血流情報を二次元表示するもので、探触子１と、超音波送受信回路２と、ドプラ復調回路３と、血流速度演算回路４と、血流速度フレームメモリ５と、テーブルＲＡＭ６と、色信号変換表示回路７と、画像表示器８と、ＣＰＵ９とを有し、さらに生体波形検出回路１１を備えて成る。
【０００９】
上記探触子１は、超音波を被検体内の診断部位に向けて打ち出すと共にその反射波を受信するもので、図示省略したがその中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が内蔵されている。超音波送受信回路２は、上記探触子１を制御して超音波を発生させると共に受信した反射波の信号を増幅するもので、図示省略したがその内部には制御回路及びパルス発生器並びに受信増幅器等を有している。
【００１０】
ドプラ復調回路３は、上記超音波送受信回路２で得た反射エコー信号を入力し被検体内の血流によりドプラ偏移を受けた周波数信号を取り出すもので、図示省略したがその内部には、上記探触子１から送受信する超音波の周波数付近で発振する参照周波数信号を発生する局部発振器と、この局部発振器からの参照周波数信号の位相を例えば90度ずらす90度位相器と、上記反射エコー信号と局部発振器又は90度位相器からの参照周波数信号とを乗算するミキサ回路と、このミキサ回路の出力のうち低周波数成分を取り出す高域遮断フィルタとを有している。
【００１１】
血流速度演算回路４は、上記ドプラ復調回路３から出力されるドプラ偏移を受けた周波数信号（以下「ドプラ信号」という）を用いて被検体内の血流速度を演算するもので、その内部には、上記ドプラ信号を入力して診断部位血管の血流の平均速度を求める平均速度演算部及び上記血流の速度分散を求める速度分散演算部などを有している。また、血流速度フレームメモリ５は、上記血流速度演算回路４から出力される血流速度情報を一旦記憶するものである。
【００１２】
テーブルＲＡＭ６は、上記血流速度フレームメモリ５から読み出した旧データＤoと前記血流速度演算回路４から出力される現在の新データＤnとをそれぞれ入力し、旧データＤoと新データＤnの大小を比較して大きい方を選択し血流速度フレームメモリ５へ出力する相関手段となるもので、そのためのテーブルが書き込まれている。なお、このテーブルＲＡＭ６に書き込まれたテーブルの内容は、後述のＣＰＵ９の制御によって書き換えができるようになっている。
【００１３】
また、色信号変換表示回路７は、上記血流速度フレームメモリ５から読み出した画像データを入力してその血流状態に応じた色信号に変換すると共に、ディジタルの画像データをアナログのビデオ信号に変換するものである。そして、画像表示器８は、上記色信号変換表示回路７から出力される色信号（ビデオ信号）を入力して例えば赤色又は青色に色分け表示するもので、カラー表示のテレビモニタから成る。
【００１４】
さらに、ＣＰＵ９は、上記各構成要素の動作を制御する制御回路部となるものである。なお、このＣＰＵ９には、操作指令等を入力するキーボード１０が接続されている。
【００１５】
ここで、本発明においては、上記テーブルＲＡＭ６は、血流速度フレームメモリ５及び血流速度演算回路４から順次連続して入力する旧データＤoと新データＤnの大小を比較すると共に大きい方を選択して血流速度フレームメモリ５へ出力するテーブルを有し、該血流速度フレームメモリ５は、上記テーブルＲＡＭ６で比較選択して出力された画像データを重ね書きするものとされている。上記テーブルＲＡＭ６の動作を図２を参照して説明する。いま、データのビット長を６ビットとすると共に階調数を64階調とし、図２（ａ）に示すように、上記テーブルＲＡＭ６のアドレス入力の上位６ビット（Ａ6〜Ａ11）を旧データＤoに、下位６ビット（Ａ0〜Ａ5）を新データＤnに割り当てておく。このとき、従来例におけるフレーム相関処理では、相関係数をαとすると、内部のテーブルには、
αＤn＋（１−α）Ｄo
の演算結果が書き込まれており、例えばα＝１／２，Ｄo＝24ｄ（添字ｄは10進数を表す），Ｄn＝36ｄ（添字ｄは10進数を表す）とすると、出力データとして“30”が出力される。すなわち、上記テーブルＲＡＭ６の入力アドレスは、16進数で表現すると624ｈ（添字ｈは16進数を表す）となり、このアドレスに書かれているデータ１Ｅh（Ｅは10進数字の14に対応する）が選択され出力される。このようなテーブルが、相関係数αに応じて図２（ｂ）に示すようにアドレス入力000ｈ〜FFFｈまで書き込まれている（Ｆは10進数字の15に対応する）。
【００１６】
このような状態で、本発明においては、上記テーブルＲＡＭ６は、順次連続して入力する旧データＤoと新データＤnの大小を比較すると共に大きい方を選択して出力するものであり、上記の例では図２（ｂ）に示すように、入力アドレス624ｈには24ｈというデータを書き込んでおくことにより、新データＤn＝36ｄが出力され、後段の血流速度フレームメモリ５に書き込まれる。このような動作を、超音波ビーム方向アドレスと深度方向アドレスとで位置付けられた各々のデータについて行うことにより、血流についての１枚のカラーフローマッピング像が作成される。
【００１７】
さらに、本発明においては、前記ＣＰＵ９に生体波形検出回路１１が接続されると共に、該ＣＰＵ９からの制御線１２が上記血流速度フレームメモリ５に接続されている。この生体波形検出回路１１は、上記被検体の生体信号を検出した各時点から、設定された任意の遅延時間をおいた各時点でパルスを繰り返し出力し、上記血流速度フレームメモリ５に、テーブルＲＡＭ６で旧データＤoと新データＤnの大小を比較し大きい方を選択して出力された画像データを重ね書きするための各生体信号間の長さに対応する時間的な区間を決定する手段となるもので、例えば心電計から成る。すなわち、この生体波形検出回路１１は、被検体の心拍などの生体波を検出してその生体信号情報により画像生成について一定の基準時相を設定する手段となるもので、図示省略したがその中には、上記被検体の手や足などに取り付けた電極から得られる心電信号を絶縁増幅するアイソレーションアンプと、上記得られた心電信号の波形から基準となるＲ波時相を検出するＲ波タイミング検出回路と、上記Ｒ波時相を基準としてキーボード１０からの入力により操作者が希望する任意の時相を設定することができるようなタイミングパルスを発生するＲ波遅延パルス発生回路とが内蔵されている。また、上記制御線１２は、生体波形検出回路１１から出力されたパルスに応じて、上記血流速度フレームメモリ５中の画像データをクリアし、その後に画像データを該血流速度フレームメモリ５に重ね書きさせるように制御する手段となるもので、ＣＰＵ９からの制御信号を血流速度フレームメモリ５へ送るようになっている。
【００１８】
次に、上記生体波形検出回路１１の動作を図４を参照して説明する。まず、被検体の手や足などに取り付けた電極によって、図４（ａ）に示すような生体波形を検出する。すると、この生体波形の信号からＲ波タイミング検出回路によってＲ波を検出し、例えば図４（ｄ）に示す時刻Ｔr0において、同図（ｂ）に示すようにＲ波検出パルスＲ0を発生する。このとき、操作者は、キーボード１０を操作して図４（ｃ）に示す任意の遅延時間Ｔdを設定する。すると、時刻（Ｔr0＋Ｔd）において、生体波形検出回路１１から図４（ｃ）に示すように出力パルスＰ0が出力され、図１に示すＣＰＵ９に対して割込信号として送られる。このＣＰＵ９は、上記出力パルスＰ0を受けて、制御線１２を介して血流速度フレームメモリ５中の血流速度のデータを総てクリアし、その後に再び超音波送受信を開始して血流速度のデータを蓄積し始める。そして、次のＲ波による出力パルスＰ1（図４(ｃ)参照）が得られるまでの時間Ｔ0の間は血流速度の旧データと新データとを重ね書きし、時刻（Ｔr1＋Ｔd）においてこれまで蓄積した血流速度のデータを再びクリアする。以下、同様にして、時間Ｔ1，Ｔ2，…の間だけ血流速度のデータを重ね書きすると共にその後クリアする動作を繰り返す。
【００１９】
そして、上記のようにして書き換えられてゆく血流速度フレームメモリ５の画像データは、テレビ同期にて読み出され、色信号変換表示回路７を介して色信号に変換されると共にＤ／Ａ変換され、画像表示器８に表示される。図３はそのときのテレビ表示の一例を示す図である。同じ血管の部位について、現時相よりも前の時相の旧データＤoによる血流像が図３（ａ）に示すように表示されているとする。この状態で、現時相における新データＤnによる血流像が図３（ｂ）に示すように得られたとすると、（ａ）に示す血流像に対して（ｂ）に示す血流像を重ね書きして、現在の画像表示器８の画面には、図３（ｃ）に示すように、（Ｄo＋Ｄn）の血流像が表示されることとなる。このような画像データの重ね書きを、図４（ｃ）に示す時間間隔Ｔ0，Ｔ1，Ｔ2，…毎にデータをクリアしながら繰り返し行い、血流の一連の全軌跡を表示する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、被検体の生体信号を検出した各時点から、設定された任意の遅延時間をおいた各時点でパルスを繰り返し出力し、血流速度フレームメモリに相関手段で比較選択して出力された画像データを重ね書きするための各生体信号間の長さに対応する時間的な区間を決定し、上記出力されたパルスに応じて、上記血流速度フレームメモリ中の画像データをクリアし、その後に画像データを該血流速度フレームメモリに重ね書きさせるように制御し、この重ね書きされた画像データにより上記画像表示器に血流の一連の全軌跡を繰り返し表示することができる。これにより、血流の一連の全軌跡の様子を１枚の画像の中に重ね書きして表示することができる。この場合、上記血流速度フレームメモリに画像データを重ね書きする時間的な区間が切れ目なく連続して、その画像データを重ね書きすることができる。従って、超音波の送受信を開始してから生体信号に同期した任意の時間まで、血流の全軌跡を画面上に蓄積して観察することができ、血流の一連の全軌跡の様子を切れ目なく正確に色分け表示することができる。このことから、血流の走行してゆく部位が画面上で容易に判定でき、読影者の熟練を要しないと共に、読影者の主観的な判断を排除して個人差をなくすことができる。従って、迅速かつ客観的な診断を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波ドプラ血流計測装置の実施例を示すブロック図、
【図２】テーブルＲＡＭの動作を説明するための図、
【図３】血流像のテレビ表示の一例を示す説明図、
【図４】生体波形検出回路の動作を説明するためのタイミング線図、
【図５】従来の超音波ドプラ血流計測装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１…探触子、  ２…超音波送受信回路、  ３…ドプラ復調回路、  ４…血流速度演算回路、  ５…血流速度フレームメモリ、  ６…テーブルＲＡＭ、  ７…色信号変換表示回路、  ８…画像表示器、  ９…ＣＰＵ、  １１…生体波形検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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