(57)【要約】【課題】Ｂモード画像とドプラ画像・音声とを同時に得る場合において、Ｂモード用データ収集時にドプラ用データが欠ける間、簡潔な処理で聴感上より自然なドプラ音声の補間を行う。【解決手段】データ補間部２１が送受信部１２から音声処理部１８までの間に挿入され、送受信部１２から出力されたドプラ用複素データを順次リングバッファ２２に格納するとともに、送受信部１２からのドプラ用複素データが途絶えた期間はリングバッファ２２に格納されたドプラ用複素データを逆順に読み出してそのＲｅａｌデータとＩｍａｇｉｎａｒｙデータとを交換した上で、順次音声処理部１８に送り、この送られたデータによって音声処理部１８が聴感上自然な音声データを補間する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子を備える超音波探触子と、該振動子に駆動パルスを送って超音波送信するとともに、該振動子が超音波を受波することによって発生する受信信号を受けて複素検波する送受信部と、該送受信部からのＢモード用複素データを入力してＢモード画像データを生成するＢモード処理部と、上記送受信部からのドプラ用複素データをウォールフィルタ部を介して入力し周波数解析してドプラスペクトラムを得る周波数解析部と、上記ウォールフィルタ部を介した送受信部からのドプラ用複素データが入力されて左右チャンネルの音声データを作成する音声処理部と、上記送受信部から音声処理部までの間に挿入されるデータ補間部と、該データ補間部に結合されたデータ一時格納部とを備え、上記データ補間部は、送受信部から出力されたドプラ用複素データを順次データ一時格納部に格納するとともに、送受信部からのドプラ用複素データが途絶えた期間はデータ一時格納部に格納されたドプラ用複素データを逆順に読み出して順次音声処理部に送ることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
データ補間部は、データ一時格納部から逆順に読み出したドプラ用複素データを順次音声処理部に送る際に、そのドプラ用複素データの虚実を交換することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波断層像（Ｂモード画像）とドプラ現象による流体運動の画像および音声とを同時に得る超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波ビームを被検体（被診察者の身体）内に入射し、その反射波を受波することによって身体内の断層像を得たり、ドプラ現象を利用して血流などの速度を表す画像や音声を出力したりするものであり、医学的診断用途に広く普及している。超音波ドプラの基本的な原理は、流体からの反射波が受けたドプラ効果を超音波キャリア周波数の偏移として検出することにより流体の運動情報を得、これに基づき画像を構成したり音声化したりするというものである。
【０００３】
Ｂモード画像とドプラ画像・音声とを同時に得る超音波診断装置は、一般的には図２に示すように構成される。超音波振動子を備えた超音波探触子（プローブ）１１に、送受信部１２から所定周波数の送信信号を送って探触子１１内の振動子を励振し、超音波を被検体内部に放射する。被検体内部で反射した超音波が戻ってくるため、これをその探触子１１の振動子で受ける。こうして電気信号に変換された反射波信号は送受信部１２に送られてＡ／Ｄ変換され複素検波される。
【０００４】
送受信部１２は、Ｂモード用データ収集のための超音波信号送受と、ドプラ用データ取得のための超音波信号送受とを行う。Ｂモード画像は超音波ビームで断層面内をスキャンすることによって得られる。探触子１１内の多数の振動子に与える超音波駆動パルスのタイミングを制御することによってこれら多数の振動子から放出される超音波を合成して１つの超音波ビームを形成し、そのタイミングの制御によって合成超音波ビームの方向を変え、超音波ビームによるスキャンを行う。受波超音波も同様な電子的合成によっている。１枚のＢモード画像を構成するには、超音波ビームを多方向に変えて（超音波ビームによるスキャンを行って）データを収集する必要があるため、数十ｍｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃの時間がかかる。各ビームごとに得られたデータはＢモード処理部１３に送られてＢモード画像データが生成される。この画像データは表示部１４を経て画像モニター装置１５によって表示される。
【０００５】
このＢモード用データ収集を行っていない間において、たとえば５００μｓｅｃごとにドプラ用データの取得が繰り返される。送受信部１２において複素検波されて得たドプラ用複素データは、ウォールフィルタ部１６に送られて高周波成分のみが取り出される。これにより複素データのうち、動いている部分（主に血流からの成分）だけが抽出される。このウォールフィルタ部１６の出力データは周波数解析部１７に送られる。この周波数解析部１７では、その繰り返し得られるデータを一定周期（たとえば数ｍｓｅｃ）で蓄積しており、その蓄積されたデータに対する高速フーリエ変換を行う。こうして、複素スペクトラムが得られ、そのデータのパワーが演算されてパワースペクトラムが得られる。このパワースペクトラムは表示部１４に送られて表示用フォーマットにしたがったものとされ、Ｂモード画像と合成されて画像モニター装置１５によって表示される。
【０００６】
ウォールフィルタ部１６から得られる複素データは音声処理部１８に送られてヒルベルト変換され、そのデータと元のデータとの和・差をとり、それぞれ左チャンネル・右チャンネルのデータとして順次Ｄ／Ａコンバータによりアナログ信号に変換し、増幅してスピーカ１９に送って音響振動として出力する。左・右チャンネルの音として表現したのは、探触子１１に近づく血流であるか探触子１１から遠ざかる血流であるかを区別できるようにするためである。こうして血流が直接音声として表わされることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｂモード画像とドプラ画像・音声とを同時に得る超音波診断装置では、ドプラ用データを連続的に取得することができないという問題がある。つまり、Ｂモード用データとドプラ用データは共用できない場合が多いため、Ｂモード用データ収集中はドプラ用データを取得することができない。上記のとおり、Ｂモード用データ収集には時間がかかるので、その間表示されるドプラスペクトルが欠けてしまったり、音声が途切れてしまうことが大きな問題となる。
【０００８】
ドプラスペクトルが抜ける問題に関しては、抜けたドプラスペクトルの画像領域を線形あるいはスプラインなどの曲線補間で埋めるという手法で対処することが可能である。さらに、その補間の精度を高めるため、Ｂモード画像の１枚をいくつかの領域に分割してデータを収集することとし、その分割データ収集の合間にドプラ用データを取得することによってドプラ用データが抜け落ちる時間を短くすることなども行われている。
【０００９】
ところが、欠けた音声についてはこのように簡単に補間することはできない。音声として再生する周波数帯域は数十Ｈｚ〜数ｋＨｚ（場合によっては１０ｋＨｚ以上）と広く、そのため、数ｍｓｅｃも欠けてしまうと、補間は難しいからである。
【００１０】
この発明は、上記に鑑み、Ｂモード画像とドプラ画像・音声とを同時に得る場合において、簡潔な処理でドプラ音声の補間を行うことができるよう改善した超音波診断装置を提供することを目的とする。
【００１１】
さらにこの発明は、聴感上より自然なドプラ音声の補間を行うことができるようにした超音波診断装置を提供することをも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明による超音波診断装置においては、超音波振動子を備える超音波探触子と、該振動子に駆動パルスを送って超音波送信するとともに、該振動子が超音波を受波することによって発生する受信信号を受けて複素検波する送受信部と、該送受信部からのＢモード用複素データを入力してＢモード画像データを生成するＢモード処理部と、上記送受信部からのドプラ用複素データをウォールフィルタ部を介して入力し周波数解析してドプラスペクトラムを得る周波数解析部と、上記ウォールフィルタ部を介した送受信部からのドプラ用複素データが入力されて左右チャンネルの音声データを作成する音声処理部と、上記送受信部から音声処理部までの間に挿入されるデータ補間部と、該データ補間部に結合されたデータ一時格納部とが備えられ、上記データ補間部は、送受信部から出力されたドプラ用複素データを順次データ一時格納部に格納するとともに、送受信部からのドプラ用複素データが途絶えた期間はデータ一時格納部に格納されたドプラ用複素データを逆順に読み出して順次音声処理部に送ることが特徴となっている。
【００１３】
請求項２の発明による超音波診断装置では、上記の構成に加えて、データ補間部が、データ一時格納部から逆順に読み出したドプラ用複素データを順次音声処理部に送る際に、そのドプラ用複素データの虚実を交換することが特徴となっている。
【００１４】
送受信部はドプラ用データを取得するとともにＢモード用データを収集するが、これらのデータは共用できないため、Ｂモード用データの収集中はドプラ用データは欠落することになる。この欠落時に、データ補間部が欠落したドプラ用データの補間を行う。そのために、ドプラ用データが送受信部から得られているとき、そのデータを順次データ一時格納部に格納しておく。そしてデータの欠落が生じたとき、データ一時格納部に蓄えられたデータを逆順に順次読み出してくる。このようにデータを逆順に読み出してくるため、処理が簡単になる。正順に読み出す場合は、どこまで戻ってから、読み出してくるかをデータの欠落時間に応じて決めなければならず、処理が複雑になってしまうが、逆順に読み出すこととすればこのような複雑さを避けることができる。
【００１５】
また、逆順に読み出したデータは複素データの虚実を入れ替えて音声処理部に送るようにしているので音声データのより自然な補間を行うことができる。つまり、データを逆順にたどると、そのデータに含まれる周波数成分の正負が逆になってしまうので、複素データの虚実を入れ替えることにより、その影響を抑えることができ、聴感上無理のない、自然な、耳障りのない音声データを音声処理部において補間することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すこの発明の実施の形態にかかる超音波診断装置の構成のうち、超音波探触子１１、送受信部１２、Ｂモード処理部１３、表示部１４、画像モニター装置１５、ウォールフィルタ部１６、周波数解析部１７、音声処理部１８およびスピーカ１９については図２と同様であり、そのため、この部分についての説明は省略する。この図１では、送受信部１２とウォールフィルタ部１６との間にデータ補間部２１が挿入され、このデータ補間部２１にリングバッファ２２が結合されている。送受信部１２からドプラ用データが送られると、データ補間部２１はウォールフィルタ部１６にそのデータを転送するとともに、リングバッファ２２に保存する。保存したデータの位置はデータポインタに記憶しておき、保存したらデータポインタをつぎのメモリアドレスに進めておく。
【００１７】
Ｂモード用データ収集によってドプラ用データ収集が中断されない場合の動作はこのデータ補間部２１とリングバッファ２２とが存在しない場合と同様である。Ｂモード用データ収集が行われている期間、ドプラ用データが途切れた場合、データ補間部２１はデータポインタを一つ戻して、そのデータポインタが指し示すメモリアドレスのデータをリングバッファ２２から読み出してウォールフィルタ部１６を介して音声処理部１８に送る。こうして、ドプラ用データが途切れている間中、リングバッファ２２に蓄えられたデータを逆順にたどって読み出し、音声処理部１８に送ることになる。その際、ドプラ用データは上で述べたとおり複素データであるため、Ｒｅａｌ項とＩｍａｇｉｎａｒｙ項との２つの値を持つが、データ補間中はそれらＲｅａｌデータとＩｍａｇｉｎａｒｙデータとを交換してデータ補間部２１から送り出す。
【００１８】
このようにリングバッファ２２に蓄えられたデータを逆順にたどって読み出して補間することとしているため、メモリアドレスを一定期間分だけ戻してから正順に読み出して補間する場合に比べて、処理が簡単になり、システム構成を簡素化できる。正順に読み出す場合には、どこまでアドレスを戻すかを、Ｂモード用データ収集にとられる時間を考慮して決定する必要があり、処理が複雑となるが、逆順に読み出す場合には、リングバッファの容量をＢモード用データ収集にとられる時間の間で得られるであろうドプラ用データの数よりも大きなものとするだけでよく、簡潔なシステム構成とすることができる。
【００１９】
さらに、ここでは、ＲｅａｌデータとＩｍａｇｉｎａｒｙデータとを入れ替えて出力することにより、聴感上問題なく、耳障りのよい自然な音響のデータとして補間するようにしている。すなわち、リングバッファ２２に蓄えられたデータを逆順にたどると、そのデータに含まれる周波数成分の正負が入れ替わってしまうので、ＲｅａｌデータとＩｍａｇｉｎａｒｙデータとを交換することによってその影響を打ち消し、聴感上問題のない音声データとすることができる。これにより、数十ｍｓｅｃ程度の間のデータ欠落では、聴感上まったく問題のない音声データの補間ができる。
【００２０】
ドプラスペクトラムの補間についても、同様にしてデータ補間部２１から出力される補間データを用いて周波数解析部１７で行うことができる。また、従来通り、欠落したドプラスペクトラムは前後のスペクトラムから線形あるいはスプラインなどの曲線補間で埋めることもできる。この例では、後者の方が補間の程度が良好であったため、後者を採用している。
【００２１】
なお、この実施の形態についての説明は、一つの例に基づくものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で具体的な構成などは種々に変更可能である。たとえば、データ補間部２１はこの例では送受信部１２とウォールフィルタ部１６との間に挿入しているが、ウォールフィルタ部１６の後に挿入しても同様に良好に動作する。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の超音波診断装置によれば、従来の構成に簡単な処理を追加するだけで音響データの欠落を良好に補間することができ、ドプラ用データの欠落があってもそれを補間することができる。さらに、耳障りのよい聴覚上優れた音響データを補間することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】従来例のブロック図。
【符号の説明】
１１    超音波探触子
１２    送受信部
１３    Ｂモード処理部
１４    表示部
１５    画像モニター装置
１６    ウォールフィルタ部
１７    周波数解析部
１８    音声処理部
１９    スピーカ
２１    データ補間部
２２    リングバッファ
【図１】
2004242986.tif 000003
【図２】
2004242986.tif 000004