(57)【要約】【課題】送受信信号の周波数やＰＲＦを変更することなく、擬似サンプルゲートの位置を強信号源から離し、飽和を回避し得る超音波診断装置を提供する。【解決手段】ＨｉｇｈＰＲＦモードの複数の超音波パルスにより同一のサンプルゲートが得られる場合に、近距離からの強受信信号を回避するために、ＰＲＦコントロール部１３により高パルス発生タイミング設定部１１を制御してパルス発生器１４から発生される一方の超音波パルスの送信を停止して、同一のサンプルゲートを表す信号を同時刻に受信することを防ぐようにしている。そして、受信時において、ハイパスフィルタ２７，３５及びローパスフィルタ２８，３６により受信信号から必要とする周波数成分のみを抽出し、演算回路２９により抽出された周波数成分の信号をＦＦＴ処理し画像処理してＴＶモニタ４０に表示するようにしている。【選択図】      図１
2006116072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにレートが異なる複数の高パルス繰り返し周波数モードのパルス信号を順次発生する信号発生手段と、
被検体に対し前記パルス信号に対応する超音波を送出し、当該超音波の反射波を受信する超音波プローブと、
前記複数のパルス信号のうち任意のレートのパルス信号の送信を停止する停止手段と、
前記超音波プローブで得られる受信信号から停止されたレート成分を除いた信号成分を通過させるフィルタ手段と、
前記フィルタ手段の出力を時間軸信号から周波数軸信号に変換する変換手段と、
この変換手段の出力を画像処理して、その処理結果を表示する表示手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
互いにレートが異なる複数の高パルス繰り返し周波数モードのパルス信号を順次発生する信号発生手段と、
被検体に対し前記パルス信号に対応する超音波を送出し、当該超音波の反射波を受信する超音波プローブと、
前記複数のパルス信号のうち任意のレートのパルス信号の送信を停止する停止手段と、
前記超音波プローブで得られる受信信号に対し時間軸上で補間処理を行う補間手段と、
この補間手段の出力を時間軸信号から周波数軸信号に変換する変換手段と、
この変換手段の出力を画像処理して、その処理結果を表示する表示手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
さらに、前記超音波プローブで得られる受信信号から任意の信号成分を通過させて、前記補間手段に出力するフィルタ手段を備えることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記停止手段による停止時間に応じて送信すべく前記複数のパルス信号それぞれの送信パワーを高くする送信パワー調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記停止手段によりパルス信号の送信を停止しているとき、前記被検体の２次元画像またはカラー画像をスキャンして得る画像取得手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波診断装置に関し、特にＨｉｇｈＰＲＦモード（高パルス繰り返し周波数モード）による血流速度の測定を行う超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓、腹部、泌尿器、及び産婦人科などで広く利用されている。
【０００３】
この種の超音波診断装置では、通常のパルス反射法よりパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を２倍にしたＨｉｇｈＰＲＦモードを用いて、体深部の速い血流も折り返しなく観測する方法が知られている。ところが、ＨｉｇｈＰＲＦモードを用いた方法では、血流観測場所であるサンプルゲートと体表との間に擬似サンプルゲートが存在する。そして、この擬似サンプルゲートにも血流が存在すると、観測場所の血流と重なって表示されるため、誤診を招く。
【０００４】
そこで、設定したい流速レンジが得られるようにＰＲＦを調整したとき、擬似サンプルゲートから強受信信号が得られないようにするため、送受信信号の周波数を自動で変更し、擬似サンプルゲートを強信号源に位置しないようにする手法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許番号第２７１９７１０号。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記送受信周波数を変えて擬似サンプルゲートの位置を変える手法では、希望とする周波数に設定することができない。また、擬似サンプルゲートが強信号源に位置しないようにＰＲＦを制限する手法も考えられるが、設定したい流速レンジを得ることができない。さらに、プリアンプゲインを意図的に下げることも考えられるが、この場合、サンプルゲートからの受信信号を増幅することができない。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、送受信信号の周波数やＰＲＦを変更することなく、擬似サンプルゲートの位置を強信号源から離し、飽和を回避し得る超音波診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。  
互いにレートが異なる複数の高パルス繰り返し周波数モードのパルス信号を順次発生する信号発生手段と、被検体に対しパルス信号に対応する超音波を送出し、当該超音波の反射波を受信する超音波プローブと、複数のパルス信号のうち任意のレートのパルス信号の送信を停止する停止手段と、超音波プローブで得られる受信信号から停止されたレート成分を除いた信号成分を通過させるフィルタ手段と、フィルタ手段の出力を時間軸信号から周波数軸信号に変換する変換手段と、この変換手段の出力を画像処理して、その処理結果を表示する表示手段とを備えるようにしたものである。
【０００８】
この構成によれば、高パルス繰り返し周波数モードの複数のパルス信号により同一のサンプルゲートが得られる場合に、一方のパルス信号の送信を停止することにより、同一のサンプルゲートを表す信号を同時刻に受信することを防ぐことができる。従って、送受信信号の周波数やＰＲＦを変更することなく、擬似サンプルゲートによる飽和を回避でき、これにより目的とするサンプルゲートを確実に得ることができる。
【０００９】
また、受信時において、受信信号から必要とする周波数成分のみを抽出し、ＦＦＴ処理して画像処理することにより、受信感度を悪化させることなしに、目的とするサンプルゲートの情報を取得することができる。
【００１０】
互いにレートが異なる複数の高パルス繰り返し周波数モードのパルス信号を順次発生する信号発生手段と、被検体に対しパルス信号に対応する超音波を送出し、当該超音波の反射波を受信する超音波プローブと、複数のパルス信号のうち任意のレートのパルス信号の送信を停止する停止手段と、超音波プローブで得られる受信信号に対し時間軸上で補間処理を行う補間手段と、この補間手段の出力を時間軸信号から周波数軸信号に変換する変換手段と、この変換手段の出力を画像処理して、その処理結果を表示する表示手段とを備えるようにしたものである。
【００１１】
この構成によれば、受信時において、受信信号に対し時間軸上で補間処理を行い、この補間処理後の信号をＦＦＴ処理して画像処理することにより、全周波数成分についてのサンプルゲートの情報を取得することができる。
【００１２】
停止手段による停止時間に応じて送信すべく前記複数のパルス信号それぞれの送信パワーを高くする送信パワー調整手段をさらに備えることを特徴とする。  
この構成によれば、停止時間に応じて送信すべくパルス信号の送信感度を上げることができるので、通常見えない所も高確率で観測できる。
【００１３】
停止手段によりパルス信号の送信を停止しているとき、被検体の２次元画像またはカラー画像をスキャンして得る画像取得手段とをさらに備えることを特徴とする。  
この構成によれば、例えばＢモードと同時に運用しているときに、被検体の２次元画像またはカラー画像の表示速度を上げることができ、ユーザは被検体の２次元画像またはカラー画像を見たいときに、待つことなしに見ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上詳述したようにこの発明によれば、送受信信号の周波数やＰＲＦを変更することなく、擬似サンプルゲートの位置を強信号源から離し、飽和を回避し得る超音波診断装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、この発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示す装置は、送信系と、受信系とに大別される。送信系のうち高パルス発生タイミング設定部１１は、モード選択部１２によりＨｉｇｈＰＲＦモードが選択されるとき、ＰＲＦコントロール部１３からのタイミング信号に基づき、図２に示すように、レートが異なる複数のパルス信号をパルス発生器１４から順次発生させる。また、ＰＲＦコントロール部１３は、３つのパルス信号をパルス発生器１４から発生させた後、後の３つのパルス信号の送信を停止する。
【００１７】
パルス発生器１４で発生されるパルス信号は、基準信号発生器１５で生成される基準信号に基づいて変調される。パルス発生器１４の出力は、送信回路１６にて超音波プローブ１７に与えるべく駆動信号に変換された後に、超音波プローブ１７に供給される。
【００１８】
超音波プローブ１７は、送信回路１６からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体（図示せず）からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧縮振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。
【００１９】
超音波プローブ１７から被検体に送信された超音波パルスは、体内組織や血流等の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１７に受信される。
【００２０】
超音波プローブ１７で受信されたエコー信号は、受信回路１８に供給される。受信回路１８は、エコー信号に対して所定の受信処理を施すもので、その出力は位相検波回路１９，２０及び包絡線検波回路２１に供給される。
【００２１】
位相検波回路１９は、基準信号発生器２２で生成される基準信号に基づいて、パルス信号に与えた変調成分を抽出し、この変調成分に含まれる周波数偏位からドプラー周波数を検出するもので、その検出出力はローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３に供給される。ローパスフィルタ２３は、位相検波回路１９の出力のうちＨｉｇｈＰＲＦモードの信号成分のみを通してレンジゲート回路２４に出力する。
【００２２】
レンジゲート回路２４は、ローパスフィルタ２３の出力をサンプリングするもので、そのサンプリング結果は積分回路２５に供給される。積分回路２５は、レンジゲート回路２４からの出力信号を積分してノイズ等の影響を除去するもので、その出力はサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路２６に供給される。サンプルホールド回路２６は、積分回路２５の出力から任意の深さにおけるサンプルゲートの信号を抽出する。
【００２３】
このサンプルホールド回路２６の出力は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２７及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）２８を通過することにより、任意の周波数帯域の信号が抽出されて演算回路２９に供給される。
【００２４】
一方、位相検波回路２０は、基準信号発生器２２で生成され移相器３０により９０°移相された基準信号に基づいて、パルス信号に与えた変調成分を抽出し、この変調成分に含まれる周波数偏位からドプラー周波数を検出するもので、その検出出力はローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１に供給される。このローパスフィルタ３１の出力は、レンジゲート回路３２、積分回路３３、サンプルホールド回路３４、ハイパスフィルタ３５及びローパスフィルタ３６の処理を経た後、演算回路２９に供給される。
【００２５】
演算回路２９は、演算周波数指定コントロール部３７による制御の下、ローパスフィルタ２８，３６の出力をＦＦＴ処理して、時間軸信号から周波数軸信号に変換し、この周波数軸信号を画像信号として画像メモリ３８に格納する。
【００２６】
演算周波数指定コントロール部３７は、指定された周波数、つまり停止されないレートの信号成分のみを抽出するように、ハイパスフィルタ２７，３５及びローパスフィルタ２８，３６の帯域幅及び中心周波数を制御する。
【００２７】
画像メモリ３８に格納された画像信号は、アドレス発生部３９によって発生されるアドレスに基づいて、読み出されてＴＶモニタ４０に供給され、ＴＶモニタ４０により画像表示されることになる。
【００２８】
さらに、包絡線検波回路２１は、受信回路１８の出力のうちＢ／カラーの受信信号帯域成分を検出するものであって、その検出出力は対数増幅器４１に供給される。対数増幅器４１は、包絡線検波回路２１の出力を増幅した後、画像メモリ３８に格納する。以後、Ｂ／カラーの画像信号は、アドレス発生部３９によって画像メモリ３８から選択的に読み出されて、ＴＶモニタ４０に供給され、ＴＶモニタ４０により画像表示されることになる。
【００２９】
次に、上記構成における処理動作を説明する。  
演算回路２９においては、図３に示すように、１つのパルス信号により得られるサンプルゲートが４つある。この場合、複数のパルス信号から同一のサンプルゲートを表す信号が同時刻に受信されることになり、受信信号の飽和により血流情報が得られなくなる。
【００３０】
そこで、本実施形態では、近距離に位置する１つの擬似サンプルゲートからの受信信号を回避するために、例えば３レート分のパルス信号の送受信を行い、次の３レート分のパルス信号については送信を止めるようにしている。つまり、期待するＰＲＦに設定したときのサンプルゲートの数をＮとし、近距離の回避したい擬似サンプルゲートの数をｍとすると、（Ｎ−ｍ）回の送信と、（Ｎ−１）回の送信停止を繰り返す。これはＰＲＦコントロール部１３の制御プログラムで実現できる。
【００３１】
そして、受信処理時に、演算回路２９では、図４に示すように、４つのサンプルゲートのデータが得られるものとする。ここでは、説明を簡単にするために、４データ（ｙ（０）〜ｙ（３）のうち１つ（ｙ（２））が欠落しているものとする。
【００３２】
ここで、Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４はそれぞれ基本周波数の２，３，４倍の周波数成分の連立方程式を解けばよい。しかし、「２」のデータがないので、ｙ（２）の式を得ることができない。また、未知数がＣ１〜Ｃ４までの４つで式が３つなので解くことができない。そこで、低い周波数成分であるＣ１の係数は求めなくてもよいこととする。これは演算周波数指定コントロール部３７の制御プログラムで実現できる。
【００３３】
以上のように上記第１の実施形態では、ＨｉｇｈＰＲＦモードの複数の超音波パルスにより同一のサンプルゲートが得られる場合に、近距離からの強受信信号を回避するために、ＰＲＦコントロール部１３により高パルス発生タイミング設定部１１を制御してパルス発生器１４から発生される一方の超音波パルスの送信を停止して、同一のサンプルゲートを表す信号を同時刻に受信することを防ぐようにしている。従って、送受信信号の周波数やＰＲＦを変更することなく、擬似サンプルゲートによる飽和を回避でき、これにより目的とするサンプルゲートを確実に得ることができる。
【００３４】
また、受信時において、ハイパスフィルタ２７，３５及びローパスフィルタ２８，３６により受信信号から必要とする周波数成分のみを抽出し、演算回路２９により抽出された周波数成分の信号をＦＦＴ処理し画像処理してＴＶモニタ４０に表示するようにしているので、受信感度を悪化させることなしに、目的とするサンプルゲートの情報を得ることができる。
【００３５】
また、上記第１の実施形態では、止めたレート数に応じて送信すべく超音波パルスの送信パワーを上げることもできる。この場合、６レートに対して３レート送信を止めるという比率であるので、超音波プローブ１７から送信する超音波パルスの送信パワーを２倍に上げることができる。つまり、期待するＰＲＦに設定したときのサンプルゲートの数をＮとし、近距離の回避したい擬似サンプルゲートの数をｍとすると、（（Ｎ−ｍ）＋（Ｎ−１））／（Ｎ−ｍ）倍に相当するパワーを通常より上げることができる。
【００３６】
これにより、送信すべく超音波パルスの送信感度を上げることができるので、通常見えない所も高確率で観測できる。
【００３７】
さらに、上記第１の実施形態では、超音波パルスの送信を止めている時間を利用して、他のモードによる２次元画像やカラー画像などをスキャンしてＴＶモニタ４０に表示することもできる。この場合、飽和を避けるため、他のモードは低パワーで送信を行う。
【００３８】
これにより、例えばＢモードと同時に運用しているときに、被検体の２次元画像またはカラー画像の表示速度を上げることができ、ユーザは被検体の２次元画像またはカラー画像を見たいときに、待つことなしに見ることができる。
【００３９】
（第２の実施形態）  
図５は、この発明に係わる超音波診断装置の第２の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図５において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
この第２の実施形態では、ローパスフィルタ２８，３６と演算回路２９との間に、補間回路４２を介挿接続している。補間回路４２は、ローパスフィルタ２８，３６の出力を時間軸上で補間処理している。この補間の手法としては、線形、スプライン、キュービック、最小２乗法による多項式近似などが用いられる。
【００４１】
このように上記第２の実施形態であれば、受信時において、補間回路４２にてローパスフィルタ２８，３６に対し時間軸上で補間処理を行い、この補間処理後の信号を演算回路２９によりＦＦＴ処理して画像処理しＴＶモニタ４０にて表示するようにしているので、全周波数成分についてのサンプルゲートの情報を取得することができる。
【００４２】
従って、上記第１の実施形態と同様に、送受信信号の周波数やＰＲＦを変更することなく、擬似サンプルゲートによる飽和を回避でき、これにより目的とするサンプルゲートを確実に得ることができる。
【００４３】
（その他の実施形態）  
この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第２の実施形態では、受信信号に対しハイパスフィルタ及びローパスフィルタを通過させた後に時間軸上での補間処理を行うようにしているが、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを介さずにサンプルホールド回路の出力をそのまま時間軸上で補間処理するようにしてもよい。
【００４４】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施形態において、送信される複数の超音波パルスを説明するために示す図。
【図３】同第１の実施形態において、１本の超音波パルスにより得られる複数のサンプルゲートを説明するために示す図。
【図４】同第１の実施形態において、受信時に得られる複数のサンプルゲートの周波数分析処理の様子を説明するために示す図。
【図５】この発明に係わる超音波診断装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４６】
１１…高パルス発生タイミング設定部、１２…モード選択部、１３…ＰＲＦコントロール部、１４…パルス発生器、１５，２２…基準信号発生器、１６…送信回路、１７…超音波プローブ、１８…受信回路、１９，２０…位相検波回路、２１…包絡線検波回路、２３，２８，３１，３６ローパスフィルタ、２４，３２…レンジゲート回路、２５，３３…積分回路、２６，３４…サンプルホールド回路、２７，３５…ハイパスフィルタ、２９…演算回路、３７…演算周波数指定コントロール部、３８…画像メモリ、３９…アドレス発生部、４０…ＴＶモニタ、４２…補間回路。
【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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