(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信方向を走査しつつ、設定された繰り返し周波数で超音波を送信する送信部と、
前記送信部から送信され被検体内で反射した超音波を受信し、受信された超音波に応じた受信データを出力する受信部と、
送信される超音波の走査に応じて前記受信部から順次出力される受信データに基づいて、走査面におけるドプラシフト分布データを求めるカラードプラ演算部と、
前記カラードプラ演算部によって求められた前記ドプラシフト分布データに基づいて、前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定部と、を備え、
前記ドプラシフト分布データは、前記走査面上の各観測位置に対し、ドプラシフト周波数またはその相当量を対応付けたデータであり、
前記繰り返し周波数設定部は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データに基づいて前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定処理を実行し、
前記繰り返し周波数設定処理は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていない場合に実行され、
複数回に亘る走査によって求められた複数の前記ドプラシフト分布データのそれぞれについて、ドプラシフト周波数の最大値またはその相当量の最大値を求める処理と、
各前記ドプラシフト分布データについて求められた最大値のうち最大のものに基づき前記繰り返し周波数の下限値を設定する処理と、
前記下限値よりも大きく、予め定められた上限値よりも小さい値に、前記繰り返し周波数を設定する処理と、を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
送信方向を走査しつつ、設定された繰り返し周波数で超音波を送信する送信部と、
前記送信部から送信され被検体内で反射した超音波を受信し、受信された超音波に応じた受信データを出力する受信部と、
送信される超音波の走査に応じて前記受信部から順次出力される受信データに基づいて、走査面におけるドプラシフト分布データを求めるカラードプラ演算部と、
前記カラードプラ演算部によって求められた前記ドプラシフト分布データに基づいて、前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定部と、を備え、
前記ドプラシフト分布データは、前記走査面上の各観測位置に対し、ドプラシフト周波数またはその相当量を対応付けたデータであり、
前記繰り返し周波数設定部は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データに基づいて前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定処理を実行し、
前記繰り返し周波数設定処理は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていない場合に実行され、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれかに折り返し現象が生じているか否かを判定する判定処理を実行しつつ、前記繰り返し周波数を探索する処理を含み、
前記判定処理は、
前記ドプラシフト分布データによってドプラシフト周波数またはその相当量が示される複数の観測位置のうち、ドプラシフト周波数またはその相当量が所定の閾値以上である観測位置の数に基づいて、前記ドプラシフト分布データに折り返し現象が生じているとの判定をする処理を含む、ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記繰り返し周波数を探索する処理は、
先に設定された値よりも小さい値に前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数減少処理と、当該繰り返し周波数減少処理の後における前記判定処理と、を実行し、
前記判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていないと判定した場合には、複数の前記ドプラシフト分布データのうち折り返し現象が生じているものがあると判定するまで、前記繰り返し周波数減少処理、および当該繰り返し周波数減少処理の後における前記判定処理を繰り返し実行し、
前記判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのうち折り返し現象が生じているものがあると判定した場合には、その判定と共に実行された前記繰り返し周波数減少処理の前における値に前記繰り返し周波数を戻す処理を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記繰り返し周波数設定部は、
前記繰り返し周波数を予め定められた上限値に設定した上で、複数回に亘る走査によって求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれかに折り返し現象が生じているか否かを判定する初期判定処理を実行し、
前記初期判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていないと判定した場合に、前記繰り返し周波数設定処理を実行し、
前記初期判定処理は、
前記ドプラシフト分布データによって示される、前記走査面上の各観測位置でのドプラシフト周波数またはその相当量と所定の閾値との比較に基づいて、折り返し現象が生じているか否かを判定する処理を含む、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記繰り返し周波数設定部は、
前記初期判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのうちいずれかに折り返し現象が生じていると判定した場合には、前記繰り返し周波数設定処理を実行せず、前記繰り返し周波数を維持する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記初期判定処理は、
前記ドプラシフト分布データによってドプラシフト周波数またはその相当量が示される複数の観測位置のうち、ドプラシフト周波数またはその相当量が所定の閾値以上である観測位置の数に基づいて、前記ドプラシフト分布データに折り返し現象が生じているとの判定をする処理を含むことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記走査面は、被検体の心臓または血管が観測される面であり、
前記走査面における複数回に亘る走査は、所定心拍回数に対応する時間内で行われる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、受信された超音波のドプラシフト周波数を求める装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドプラ法を用いて被検体の血流速度等を計測する超音波診断装置が広く用いられている。このような超音波診断装置には、連続波ドプラ装置、パルスドプラ装置、カラードプラ装置等がある。連続波ドプラ装置は、連続波としての超音波を被検体に向けて送信する。そして、被検体内で反射し、時間的に連続して受信された超音波のドプラシフト周波数成分に基づいて、血流速度の時間変化を示すドプラ波形を表示する。
【０００３】
パルスドプラ装置は、パルス変調された超音波を所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：以下、単に繰り返し周波数とする。）で被検体に向けて送信する。そして、被検体内で反射し、計測対象の領域の深さに応じたタイミングで受信された超音波のドプラシフト周波数成分に基づいてドプラ波形を表示する。
【０００４】
カラードプラ装置は、パルスドプラ装置と同様、パルス変調された超音波を所定の繰り返し周波数で被検体に向けて送信し、被検体内で反射し受信された超音波のドプラシフト周波数成分を求めるものである。カラードプラ装置は、超音波の送受信方向を走査し、走査面内においてドプラシフト周波数成分を求め、走査面における血流速度の分布を求める。一般に、カラードプラ装置は、Ｂモードによる断層画像データを取得し、断層画像に重ねて血流速度の分布を色の変化を以て表示する。
【０００５】
パルスドプラ装置およびカラードプラ装置では、計測可能なドプラシフト周波数、すなわち、計測可能な速度がパルス変調波の繰り返し周波数に応じて制限される。繰り返し周波数を大きくすると計測可能な速度の上限は大きくなり、繰り返し周波数を小さくすると計測可能な速度の上限は小さくなる。血流速度等の測定対象の速度が計測可能な速度の範囲を超えると、いわゆる折り返し現象が生じ、計測誤差が生じる。
【０００６】
以下の特許文献１には、カラードプラ装置が記載されている。このカラードプラ装置は、パルスドプラ法により２次元カラードプラ画像を得る。そして、２次元カラードプラ画像について、計測可能な流速レンジの上限値の画素の数が所定数以上であるか否かを判定する。カラードプラ装置は、上限値の画素の数が所定数以上であるときには、繰り返し周波数や画像表示の際のパラメータを変更し、折り返し現象を回避する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４６８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
被検体内の組織が時間経過に伴って運動する場合、繰り返し周波数を適切に設定することには困難が伴う。繰り返し周波数が適切でない場合、折り返し現象が生じることがある。ドプラシフト周波数の計測可能範囲を拡張し、折り返し現象を回避するためには、繰り返し周波数を大きくすることが好ましい。しかし、繰り返し周波数を大きくすると、送信されるパルス超音波と受信されるパルス超音波とが時間的に重なってはならないという条件から、被検体内において観測可能な深さ（視野深度）が浅くなるという問題等が生じる。本発明は、繰り返し周波数を適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、送信方向を走査しつつ、設定された繰り返し周波数で超音波を送信する送信部と、前記送信部から送信され被検体内で反射した超音波を受信し、受信された超音波に応じた受信データを出力する受信部と、送信される超音波の走査に応じて前記受信部から順次出力される受信データに基づいて、走査面におけるドプラシフト分布データを求めるカラードプラ演算部と、前記カラードプラ演算部によって求められた前記ドプラシフト分布データに基づいて、前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定部と、を備え、前記ドプラシフト分布データは、前記走査面上の各観測位置に対し、ドプラシフト周波数またはその相当量を対応付けたデータであり、前記繰り返し周波数設定部は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データに基づいて前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定処理を実行し、前記繰り返し周波数設定処理は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていない場合に実行され、複数回に亘る走査によって求められた複数の前記ドプラシフト分布データのそれぞれについて、ドプラシフト周波数の最大値またはその相当量の最大値を求める処理と、各前記ドプラシフト分布データについて求められた最大値のうち最大のものに基づき前記繰り返し周波数の下限値を設定する処理と、前記下限値よりも大きく、予め定められた上限値よりも小さい値に、前記繰り返し周波数を設定する処理と、を含む、ことを特徴とする。また、本発明は、送信方向を走査しつつ、設定された繰り返し周波数で超音波を送信する送信部と、前記送信部から送信され被検体内で反射した超音波を受信し、受信された超音波に応じた受信データを出力する受信部と、送信される超音波の走査に応じて前記受信部から順次出力される受信データに基づいて、走査面におけるドプラシフト分布データを求めるカラードプラ演算部と、前記カラードプラ演算部によって求められた前記ドプラシフト分布データに基づいて、前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定部と、を備え、  前記ドプラシフト分布データは、前記走査面上の各観測位置に対し、ドプラシフト周波数またはその相当量を対応付けたデータであり、前記繰り返し周波数設定部は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データに基づいて前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定処理を実行し、前記繰り返し周波数設定処理は、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていない場合に実行され、複数回に亘る走査に対して求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれかに折り返し現象が生じているか否かを判定する判定処理を実行しつつ、前記繰り返し周波数を探索する処理を含み、前記判定処理は、前記ドプラシフト分布データによってドプラシフト周波数またはその相当量が示される複数の観測位置のうち、ドプラシフト周波数またはその相当量が所定の閾値以上である観測位置の数に基づいて、前記ドプラシフト分布データに折り返し現象が生じているとの判定をする処理を含む、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、ドプラシフト分布データは、例えば、走査面上の各位置で反射した超音波の規格化ドプラシフト周波数（ドプラシフト量）が、各反射位置の座標に対応付けられたデータである。ここで、規格化ドプラシフト周波数は、ドプラシフト周波数を繰り返し周波数で除して規格化したもの、あるいは、ドプラシフト周波数を示す他の相当量（例えば、速度に換算された値）を、繰り返し周波数を示す他の相当量で除して規格化したものである。
【００１１】
望ましくは、前記繰り返し周波数を探索する処理は、先に設定された値よりも小さい値に前記繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数減少処理と、当該繰り返し周波数減少処理の後における前記判定処理と、を実行し、前記判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていないと判定した場合には、複数の前記ドプラシフト分布データのうち折り返し現象が生じているものがあると判定するまで、前記繰り返し周波数減少処理、および当該繰り返し周波数減少処理の後における前記判定処理を繰り返し実行し、前記判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのうち折り返し現象が生じているものがあると判定した場合には、その判定と共に実行された前記繰り返し周波数減少処理の前における値に前記繰り返し周波数を戻す処理を含む。
【００１２】
望ましくは、前記繰り返し周波数設定部は、前記繰り返し周波数を予め定められた上限値に設定した上で、複数回に亘る走査によって求められた複数の前記ドプラシフト分布データのいずれかに折り返し現象が生じているか否かを判定する初期判定処理を実行し、前記初期判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのいずれにも折り返し現象が生じていないと判定した場合に、前記繰り返し周波数設定処理を実行し、前記初期判定処理は、前記ドプラシフト分布データによって示される、前記走査面上の各観測位置でのドプラシフト周波数またはその相当量と所定の閾値との比較に基づいて、折り返し現象が生じているか否かを判定する処理を含む。また、望ましくは、前記繰り返し周波数設定部は、前記初期判定処理の実行によって、複数の前記ドプラシフト分布データのうちいずれかに折り返し現象が生じていると判定した場合には、前記繰り返し周波数設定処理を実行せず、前記繰り返し周波数を維持する。
【００１３】
望ましくは、前記判定処理は、前記ドプラシフト分布データによってドプラシフト周波数またはその相当量が示される複数の観測位置のうち、ドプラシフト周波数またはその相当量が所定の閾値以上である観測位置の数に基づいて、前記ドプラシフト分布データに折り返し現象が生じているとの判定をする処理を含む。望ましくは、前記初期判定処理は、前記ドプラシフト分布データによってドプラシフト周波数またはその相当量が示される複数の観測位置のうち、ドプラシフト周波数またはその相当量が所定の閾値以上である観測位置の数に基づいて、前記ドプラシフト分布データに折り返し現象が生じているとの判定をする処理を含む。
【００１４】
望ましくは、前記走査面は、被検体の心臓または血管が観測される面であり、前記走査面における複数回に亘る走査は、所定心拍回数に対応する時間内で行われる。
【００１５】
本発明によれば、所定心拍回数での血流速度等の変化範囲に基づき、適切な折り返し周波数が設定される。これによって、折り返し現象に基づく計測誤差を回避することができる。
【００１７】
本発明においては、繰り返し周波数の設定値を変更する場合には、先に設定された値より小さい値に繰り返し周波数が設定される。これによって、最適な繰り返し周波数が得られるまでの収束時間が短縮される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、繰り返し周波数を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の構成を示す図である。
【図２】断層画像用ビームデータおよびドプラ計測用ビームデータの各構成を概念的に示した図である。
【図３】メモリに記憶されるｎ個のドプラシフト分布データを概念的に示した図である。
【図４】第１の実施形態に係るＰＲＦ設定処理のフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係るＰＲＦ設定処理のフローチャートである。
【図６】ＰＲＦ探索処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１には、本発明の実施形態に係る超音波診断装置の構成が示されている。超音波診断装置は、被検体の断層画像を表示するＢモード、または、断層画像にカラードプラ画像を重ねて表示するカラードプラモードで動作する。断層画像は、被検体の組織の断面を画像の輝度の強弱によって表したものであり、カラードプラ画像は、血流速度の相違を色の相違によって表した画像である。カラードプラモードによれば、被検体の組織の断面形状と共に血流速度を観測することができる。そのため、この超音波診断装置は心臓、血管等の診断等に用いられる。
【００２１】
超音波診断装置は、超音波プローブ１０、送信部１２、受信部１４、Ｂモード演算部１６、カラードプラ演算部１８、画像合成部２０、ディスプレイ２２、メモリ２４、操作パネル２６、およびコントローラ２８を備える。コントローラ２８は、操作パネル２６における動作設定に応じて、送信部１２、受信部１４、Ｂモード演算部１６、カラードプラ演算部１８および画像合成部２０を制御する。例えば、操作パネル２６においては、Ｂモードまたはカラードプラモードのいずれかのモードが選択され、コントローラ２８は、操作パネル２６における動作モードの選択に応じた制御を実行する。
【００２２】
また、送信部１２、受信部１４、Ｂモード演算部１６、カラードプラ演算部１８、および画像合成部２０は、演算処理を実行するものであり、それぞれ、演算の過程で得られた情報を記憶する局所的メモリを有する。これらの構成要素は、自らの局所的メモリに情報を記憶させる他、コントローラ２８の制御を介してメモリ２４に情報を記憶させ、コントローラ２８の制御を介して必要に応じてメモリ２４からその情報を読み込んでもよい。
【００２３】
まず、Ｂモードの動作に関連する構成、およびＢモードの動作について説明する。超音波プローブ１０は、超音波が送受信される面に配列された複数のアレイ振動子を備える。超音波プローブ１０には、例えば、複数のアレイ振動子が一列に配列されたもの、複数のアレイ振動子が複数列に亘って配列されたものが用いられる。超音波診断装置においては、超音波プローブ１０による送受信ビーム３２の一次元走査面３０が観測面とされ、その観測面における断層画像がディスプレイ２２に表示される。そのため、超音波プローブ１０は、超音波が送受信される面が被検体に向けられ、観測面が診断対象の組織内に位置する姿勢で支持される。
【００２４】
送信部１２は、パルス変調された電気信号（パルス変調信号）を超音波プローブ１０の各アレイ振動子に出力する。各アレイ振動子は、送信部１２から出力されたパルス変調信号に基づいて、パルス超音波を発生する。この際、送信部１２は、送信されるパルス超音波のビームフォーマとして機能する。すなわち、送信部１２は、各アレイ振動子に出力する信号の遅延時間を制御して送信ビームを形成し、送信ビームを一次元走査する。
【００２５】
超音波プローブ１０の各アレイ振動子は、被検体内において反射したパルス超音波を受信する。各アレイ振動子は、受信したパルス超音波に基づいて電気信号を発生し、その電気信号を受信部１４に出力する。受信部１４は、受信されるパルス超音波のビームフォーマとして機能する。すなわち、受信部１４は、複数のアレイ振動子から出力された複数の電気信号を整相加算して受信ビームを形成し、送信ビームと方向を同じくして、受信ビームを一次元走査する。
【００２６】
受信部１４は、受信されたパルス超音波に対応するビームデータを生成する。このビームデータは、特定の送受信ビーム方向（送信ビームおよびそれに対応する受信ビームの方向）について、超音波プローブ１０からの各距離上で生じた反射波の強度を時間軸上に表したデータである。受信部１４は、このように生成したビームデータをＢモード演算部１６に出力する。
【００２７】
送信部１２および受信部１４は、被検体に対し送受信ビームの一次元走査を複数回に亘って繰り返し行う。Ｂモード演算部１６は、各一次元走査ごとに得られるビームデータ群に基づいて、各一次元走査ごとに断層画像データを生成し、その断層画像データを画像合成部２０に出力する。画像合成部２０は、繰り返し行われる一次元走査によってＢモード演算部１６から順次出力される断層画像データに基づいて、順次、断層画像をディスプレイ２２に表示させる。
【００２８】
次に、カラードプラモードの動作に関連する構成、およびカラードプラモードの動作について説明する。カラードプラモードは、断層画像を取得するためのパルス超音波と、カラードプラ画像を取得するためのパルス超音波とを時分割で送受信し、断層画像データと共にカラードプラ画像データを取得するモードである。
【００２９】
送信部１２は、断層画像取得用のパルス変調信号を各アレイ振動子に出力した後、ドプラ計測用の複数のパルス変調信号を繰り返し周波数ＰＲＦで各アレイ振動子に出力する。ドプラ計測用のパルス変調信号は、カラードプラ画像を取得するためのパルス変調信号であり、断層画像取得用のパルス変調信号に対し、パルス時間幅、信号レベル等が異なる。また、繰り返し周波数ＰＲＦは、コントローラ２８によって設定される周波数であり、詳細については後述する。
【００３０】
超音波プローブ１０の各アレイ振動子は、断層画像取得用のパルス超音波に続けて、繰り返し周波数ＰＲＦを以てドプラ計測用の複数のパルス超音波を発生する。この際、送信部１２は、各アレイ振動子に出力する信号の遅延時間を制御して送信ビームを形成し、送信ビームを一次元走査する。
【００３１】
各アレイ振動子は、被検体内において反射した断層画像取得用のパルス超音波、およびドプラ計測用の複数のパルス超音波を受信する。各アレイ振動子は、受信された超音波に基づいて電気信号を発生し、その電気信号を受信部１４に出力する。この際、受信部１４は、複数のアレイ振動子から出力された複数の電気信号を整相加算して受信ビームを形成し、送信ビームと方向を同じくして、受信ビームを一次元走査する。受信部１４は、断層画像取得用のパルス超音波に対応する断層画像用ビームデータをＢモード演算部１６に出力する。そして、ドプラ計測用のパルス超音波に対応するドプラ計測用ビームデータをカラードプラ演算部１８に出力する。
【００３２】
図２には、断層画像用ビームデータ３８の構成、およびドプラ計測用ビームデータ４０の構成が概念的に示されている。これらのデータは、図１の一次元走査面３０上における一つの送受信ビーム３２に対応する。横軸は受信部１４においてデータが生成される時間を示す。横軸に示される時間は、送受信ビーム方向への超音波プローブ１０からの距離に対応する。各区画４２は受信された超音波のレベルを表すディジタルデータを示す。図２に示される例では、１つの断層画像用ビームデータ３８の後に、繰り返し周波数ＰＲＦの逆数の時間間隔で、複数のドプラ計測用ビームデータ４０が配列されている。
【００３３】
送信部１２および受信部１４は、送受信ビームの一次元走査を複数回に亘って繰り返し行う。Ｂモード演算部１６は、各一次元走査ごとに得られる断層画像用ビームデータ群に基づいて、各一次元走査ごとに断層画像データを生成し、その断層画像データを画像合成部２０に出力する。
【００３４】
他方、カラードプラ演算部１８は、各一次元走査ごとに得られるドプラ計測用ビームデータ群に基づいて、各一次元走査ごとにカラードプラ画像データを生成し、そのカラードプラ画像データを画像合成部２０に出力する。
【００３５】
画像合成部２０は、断層画像データおよびカラードプラ画像データに基づいて、断層画像にカラードプラ画像を重ねた画像を示す断層カラードプラ画像データを生成し、断層カラードプラ画像をディスプレイ２２に表示させる。このような構成および処理によって、送受信ビームが一次元走査されるごとに断層カラードプラ画像データが求められ、断層カラードプラ画像がディスプレイ２２に表示される。
【００３６】
カラードプラ演算部１８が、カラードプラ画像データを生成する処理について具体的に説明する。カラードプラ演算部１８は、一次元走査によって取得されたドプラ計測用ビームデータ群に基づいて一次元走査面に対するドプラシフト分布データを求める。ここで、ドプラシフト分布データは、一次元走査面上の各位置で反射した超音波の規格化ドプラシフト周波数（ドプラシフト量）が、各反射位置の座標に対応付けられたものである。ドプラシフト分布データはピクセルの集合からなり、１つのピクセルが１つの反射位置に対応する。規格化ドプラシフト周波数は、ドプラシフト周波数を繰り返し周波数ＰＲＦで除して規格化したもの、あるいは、ドプラシフト周波数を示す他の相当量（例えば、速度に換算された値）を、繰り返し周波数ＰＲＦを示す他の相当量で除して規格化したものである。
【００３７】
ドプラ計測用ビームデータに基づいて求められるドプラシフト周波数は、−０．５ＰＲＦ以上、０．５ＰＲＦ以下の値であるため、規格化ドプラシフト周波数は、−０．５以上、０．５以下の値となる。
【００３８】
なお、ドプラシフト周波数を繰り返し周波数ＰＲＦで除すことによる規格化は、一つの例である。すなわち、元のドプラシフト周波数が所定範囲内の値に変換され、変換後の値が元のドプラシフト周波数を示すよう定義された、その他の規格化の処理が用いられてもよい。
【００３９】
カラードプラ演算部１８は、各送受信ビーム方向について、繰り返し周波数ＰＲＦで得られた複数のドプラ計測用ビームデータを用いてビーム方向速度データを求める。ここで、ビーム方向速度データは、特定の送受信ビーム方向における各位置で反射した超音波の規格化ドプラシフト周波数を、各反射位置の座標に対応付けたデータである。ビーム方向速度データを求める処理においては、繰り返し周波数ＰＲＦで得られた複数のドプラ計測用ビームデータに対する自己相関処理と共に、クラッタノイズを低減するウォールフィルタ処理等が実行され、各反射位置におけるドプラシフト周波数が求められる。そして、求められたドプラシフト周波数が繰り返し周波数ＰＲＦによって規格化される。この処理には、ドプラシフト周波数を示す他の相当量を求め、求められたドプラシフト周波数の相当量を繰り返し周波数ＰＲＦを示す他の相当量によって規格化する処理を用いてもよい。カラードプラ演算部１８は、一次元走査面上の各送受信ビーム方向について求められたビーム方向速度データの集合を、その一次元走査面に対するドプラシフト分布データとする。
【００４０】
カラードプラ演算部１８は、ドプラシフト分布データが示す各規格化ドプラ周波数を、対応する色識別値に置き換えることでカラードプラ画像データを求める。すなわち、カラードプラ演算部１８は、規格化ドプラシフト周波数とディスプレイ２２に表示する色を識別する識別値（色識別値）とを対応付けた色識別値テーブルを記憶しており、ドプラシフト分布データが示す各規格化ドプラ周波数に対し、対応する色識別値を取得する。そして、ドプラシフト分布データが示す各規格化ドプラ周波数を、対応する色識別値に置き換える。このような処理によって、カラードプラ演算部１８は、一次元走査ごとにカラードプラ画像データを生成し、そのカラードプラ画像データを画像合成部２０に出力する。
【００４１】
色識別値テーブルにおいては、一つの例として、正の規格化ドプラシフト周波数については、規格化ドプラシフト周波数が大きい程、波長が長い色の色識別値が対応付けられ、負の規格化ドプラシフト周波数については、負の方向に規格化ドプラシフト周波数が大きい程、波長が短い色の色識別値が対応付けられている。この対応付けによって、規格化ドプラシフト周波数の相違によって異なる色が表示される。
【００４２】
カラードプラ演算部１８は、このような色識別値テーブルを記憶する代わりに、規格化ドプラシフト周波数を与えることで色識別値が求められるアルゴリズムを実行してもよい。
【００４３】
このような処理によれば、規格化されたドプラシフト周波数に色識別値が割り当てられ、カラードプラ画像データが求められる。これによって、診断状況の変化によって、観測されるドプラシフト周波数の取り得る範囲が変化した場合であっても、観測されるドプラシフト周波数に対し適切に色識別値を割り当てることができる。したがって、診断状況に関わらず断層カラードプラ画像の視認性を向上させることができる。
【００４４】
カラードプラ演算部１８は、繰り返し行われる一次元走査によって順次得られたドプラシフト分布データを、コントローラ２８の制御を介してメモリ２４に記憶させる。図３には、メモリ２４に記憶されるｎ個のドプラシフト分布データが概念的に示されている。各ドプラシフト分布データが記憶される領域には、０〜ｎ−１のアドレスが付されている。以下の説明においては、アドレス０〜ｎ−１の領域に記憶されているドプラシフト分布データを、それぞれ、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｎ−１とする。
【００４５】
アドレスｎ−１の領域に記憶されている最も奥にあるドプラシフト分布データＤｎ−１は、最も先に記憶されたデータであり、アドレス０の領域に記憶されている最も手前にあるドプラシフト分布データＤ０は、最後に記憶されたドプラシフト分布データである。
【００４６】
メモリ２４においては、１つのドプラシフト分布データが新たに入力されるごとに、アドレスｎ−１の領域に記憶されているドプラシフト分布データＤｎ−１が消去される。そして、アドレス０〜ｎ−２の領域に記憶されているｎ−１個のドプラシフト分布データが、それぞれ、１アドレス分だけ奥側にシフトして記憶される。さらに、新たなに入力されたドプラシフト分布データは、アドレス０の領域に記憶される。
【００４７】
以下に説明するように、メモリ２４に記憶されたｎ個のドプラシフト分布データの総て、または、これらのうちいずれかは、繰り返し周波数ＰＲＦを設定する処理に用いられる。
【００４８】
コントローラ２８が備えるＰＲＦ設定部３４が繰り返し周波数ＰＲＦを設定する処理について説明する。図４には、ＰＲＦ設定処理を示すフローチャートが示されている。このフローチャートは、操作パネル２６において速度レンジ自動設定スイッチの操作が行われたことをコントローラ２８が認識することで実行される。
【００４９】
ＰＲＦ設定部３４は、繰り返し周波数ＰＲＦを予め定められた周波数上限値ＭＸに設定する（Ｓ１０１）。コントローラ２８は、ステップＳ１０１で設定された繰り返し周波数ＰＲＦでドプラ計測用のパルス超音波が送受信されるよう、送信部１２および受信部１４を制御する（Ｓ１０２）。この際、コントローラ２８は、送信部１２および受信部１４を制御し、送受信ビームの一次元走査を繰り返し行わせる。これによって、メモリ２４には、一次元走査ごとに求められたドプラシフト分布データが順次記憶される。すなわち、最も先に記憶されたドプラシフト分布データが一次元走査ごとにメモリ２４から消去され、新たに取得されたドプラシフト分布データが一次元走査ごとにメモリ２４に記憶される。
【００５０】
ＰＲＦ設定部３４は、メモリ２４のアドレス０〜ｊ−１の領域に記憶されたｊ個のドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについて、規格化ドプラシフト周波数の絶対値が所定の閾値以上となるピクセル、すなわち、境界ピクセルの数を求める（Ｓ１０３）。ここで、ｊはＰＲＦ設定処理に用いられるデータ数であり、１からｎまでの任意の数である。
【００５１】
データ数ｊは、例えば、被検体の所定の心拍回数に対応する時間において取得されるドプラシフト分布データの数とする。例えば、１心拍当たりの時間にドプラシフト分布データが３０データだけ得られる場合には、データ数ｊは３０とされる。この場合、コントローラ２８は、心拍に同期したパルス信号を心拍検出器３６によって取得する。そして、取得したパルス信号の所定の周期において得られるドプラシフト分布データの数に基づいてデータ数ｊを設定する。また、コントローラ２８は、心拍検出器３６によって取得されたパルス信号を用いる代わりに、Ｂモード演算部１６において過去に生成された複数の断層画像データや、カラードプラ演算部１８において過去に生成された複数のドプラシフト分布データに基づいて、所定の心拍回数に対応するドプラシフト分布データの数（画像枚数）を求め、データ数ｊを設定してもよい。
【００５２】
なお、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについての境界ピクセルの数は、各ドプラシフト分布データが求められたときに求めておき、メモリ２４に予め記憶させておいてもよい。この場合、ＰＲＦ設定部３４は、ステップＳ１０３において、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについての境界ピクセルの数をメモリ２４から読み込む。
【００５３】
ＰＲＦ設定部３４は、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のうち、境界ピクセルの数が所定数以上のものがあるか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００５４】
ここで、ステップＳ１０４の技術的意義について説明する。一般に、パルスドプラ法を用いる超音波診断装置においては、繰り返し周波数ＰＲＦでドプラ計測用のパルス超音波が送受信される場合、計測可能なドプラシフト周波数の範囲は、−０．５ＰＲＦ以上、０．５ＰＲＦ以下となる。周波数ｆｄを−０．５ＰＲＦ以上、０．５ＰＲＦ以下の周波数とすると、実際のドプラシフト周波数ｆｄ±ｋ・ＰＲＦは、いずれも周波数ｆｄとして計測されてしまい、計測されるドプラシフト周波数には±ｋ・ＰＲＦの誤差が生じる。ここで、ｋは任意の自然数１、２、３・・・・である。このような誤差は、折り返し誤差と称され、このような誤差が生じる現象は、折り返し現象と称されている。
【００５５】
このようなパルスドプラ法の下では、ドプラシフト分布データに含まれる境界ピクセルの数が大きい程、折り返し現象が生じている可能性が高い。そこで、図４のフローチャートに示されるＰＲＦ設定処理では、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のうち、境界ピクセルの数が所定数以上のものがある場合には、折り返し現象が生じているものとしてステップＳ１１０が実行され、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のうち、境界ピクセルの数が所定数以上のものがない場合には、折り返し現象が生じていないものとしてステップＳ１０５以降の処理が実行される。
【００５６】
すなわち、ＰＲＦ設定部３４は、境界ピクセルの数が所定数以上であるドプラシフト分布データがある場合には、ステップＳ１０１で設定された繰り返し周波数ＰＲＦの値を維持する（Ｓ１１０）。他方、境界ピクセルの数が所定数以上であるドプラシフト分布データがない場合には、ＰＲＦ設定部３４は、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについて、規格化ドプラシフト周波数の絶対値の最大値をドプラシフト最大値ＤＭとして求める（Ｓ１０５）。そして、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについて求められたｊ個のドプラシフト最大値ＤＭのうち最大のものをピーク周波数Ｆｐとして求め（Ｓ１０６）、ピーク周波数Ｆｐを２倍した値を繰り返し周波数下限値Ｌとする（Ｓ１０７）。
【００５７】
なお、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについてのドプラシフト最大値ＤＭは、各ドプラシフト分布データが求められたときに求めておき、メモリ２４に予め記憶させておいてもよい。この場合、ＰＲＦ設定部３４は、ステップＳ１０５において、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについてのドプラシフト最大値ＤＭをメモリ２４から読み込む。
【００５８】
ＰＲＦ設定部３４は、繰り返し周波数下限値Ｌよりも大きく、初期値として設定される周波数上限値ＭＸよりも小さい範囲で、新たな繰り返し周波数ＰＲＦを設定する（Ｓ１０８）。例えば、新たな繰り返し周波数ＰＲＦは、ＰＲＦ＝Ｌ＋α・（ＭＸ−Ｌ）として設定される。ここで、αは０より大きく１より小さい任意の調整係数である。コントローラ２８は、ステップＳ１０８で設定された繰り返し周波数ＰＲＦでドプラ計測用のパルス超音波が送受信されるよう、送信部１２および受信部１４を制御する（Ｓ１０９）。
【００５９】
このようなＰＲＦ設定処理によれば、繰り返し周波数ＰＲＦを周波数上限値ＭＸにした場合において折り返し現象が生じる場合を除き（Ｓ１１０）、折り返し現象が回避可能なできる限り小さい値に繰り返し周波数ＰＲＦが設定され得る（Ｓ１０５〜Ｓ１０８）。
【００６０】
パルスドプラ法を用いる超音波診断装置において、ドプラシフト周波数の計測可能範囲を拡張し、折り返し現象を回避するためには、繰り返し周波数ＰＲＦを大きくすることが好ましい。しかし、繰り返し周波数ＰＲＦを大きくすると、ドプラシフト分布データが示す規格化ドプラシフト周波数の取り得る範囲が小さくなる。これによって、カラードプラ画像の色の変化幅が小さくなり、血流速度が把握し難くなるという問題が生じる。さらに、繰り返し周波数ＰＲＦを大きくすると、送信されるパルス超音波と受信されるパルス超音波とが時間的に重なってはならないという条件から、被検体内において観測可能な深さ（視野深度）が浅くなるという問題が生じる。
【００６１】
そこで、本実施形態に係るＰＲＦ設定処理においては、繰り返し周波数ＰＲＦを周波数上限値ＭＸにした場合において折り返し現象が生じる場合を除き（Ｓ１１０）、折り返し現象が回避可能なできる限り小さい値に繰り返し周波数ＰＲＦが設定され得る（Ｓ１０５〜Ｓ１０８）。これによって、折り返し現象を可能な限り回避すると共に、カラードプラ画像の視認性を向上させ、視野深度を深くすることができる。
【００６２】
なお、周波数上限値ＭＸ、ステップＳ１０３において境界ピクセルを特定するための閾値、ステップＳ１０４の判定条件となる境界ピクセルの数等は、診断部位に応じて予め定めておき、メモリ２４に記憶させておいてもよい。また、これらの数値は、操作パネル２６の操作によって入力されるものとしてもよい。
【００６３】
次に、第２の実施形態に係るＰＲＦ設定処理について説明する。図５には、そのフローチャートが示されている。図４に示される処理と同一の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
ＰＲＦ設定部３４は、図４に示されるＰＲＦ設定処理と同様の処理によって、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４を実行する。そして、ステップＳ１０４において、境界ピクセルの数が所定数以上であるドプラシフト分布データがない場合には、最適な繰り返し周波数を探索するＰＲＦ探索処理（Ｓ２０１）を実行する。図６には、ＰＲＦ探索処理のフローチャートが示されている。ＰＲＦ設定部３４は、先に設定された繰り返し周波数ＰＲＦから、予め定められた刻み周波数Δを減じた値を新たな繰り返し周波数ＰＲＦに設定する（Ｓ２０１−１）。コントローラ２８は、設定された繰り返し周波数ＰＲＦでドプラ計測用のパルス超音波が送受信されるよう、送信部１２および受信部１４を制御する（Ｓ２０１−２）。この際、コントローラ２８は、送信部１２および受信部１４を制御し、送受信ビームの一次元走査を繰り返し行わせる。これによって、メモリ２４には、一次元走査ごとに求められたドプラシフト分布データが順次記憶される。すなわち、最も先に記憶されたドプラシフト分布データが一次元走査ごとにメモリ２４から消去され、新たに取得されたドプラシフト分布データが一次元走査ごとにメモリ２４に記憶される。
【００６５】
ＰＲＦ設定部３４は、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のそれぞれについて、規格化ドプラシフト周波数の絶対値が所定の閾値以上となる境界ピクセルの数を求める（Ｓ２０１−３）。
【００６６】
ＰＲＦ設定部３４は、ドプラシフト分布データＤ０〜Ｄｊ−１のうち、境界ピクセルの数が所定数以上のものがあるか否かを判定する（Ｓ２０１−４）。そして、境界ピクセルの数が所定数以上であるドプラシフト分布データがない場合にはステップＳ２０１−１に戻る。
【００６７】
他方、境界ピクセルの数が所定数以上であるドプラシフト分布データがある場合には、ＰＲＦ設定部３４は、ステップＳ２０１−１で設定された繰り返し周波数ＰＲＦの値に刻み周波数Δを加えた値を新たな繰り返し周波数ＰＲＦに設定し（Ｓ２０１−５）、図５のステップＳ１０９に移行する。
【００６８】
このようなＰＲＦ設定処理によれば、繰り返し周波数ＰＲＦを周波数上限値ＭＸにした場合において折り返し現象が生じる場合を除き（Ｓ１１０）、折り返し現象が回避可能なできる限り小さい値に繰り返し周波数ＰＲＦが設定される（Ｓ２０１）。これによって、第１の実施形態に係るＰＲＦ設定処理と同様、折り返し現象を可能な限り回避すると共に、カラードプラ画像の視認性を向上させ、視野深度を深くすることができる。
【００６９】
また、第１および第２の実施形態に係るＰＲＦ設定処理においては、繰り返し周波数ＰＲＦの初期値を周波数上限値ＭＸとし、その値より小さい値に繰り返し周波数ＰＲＦを変化させる。これによって、最適な繰り返し周波数ＰＲＦが得られるまでの収束時間が短縮される。
【符号の説明】
【００７０】
１０  超音波プローブ、１２  送信部、１４  受信部、１６  Ｂモード演算部、１８  カラードプラ演算部、２０  画像合成部、２２  ディスプレイ、２４  メモリ、２６  操作パネル、２８  コントローラ、３０  一次元走査面、３２  送受信ビーム、３４  ＰＲＦ設定部、３６  心拍検出器、３８  断層画像用ビームデータ、４０  ドプラ計測用ビームデータ。
【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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【図６】
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