(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に超音波を送波し生体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、該受信信号に基づいて生体内の血流情報を取得する超音波血流情報取得方法において、
生体内の同一方向に超音波送受信を２回行なって得た２つの受信信号どうしの差分信号を求める差分演算過程と、
前記差分演算過程で得られた差分信号のうちの、前記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分のみを抽出することにより、あるいは前記差分演算過程で得られた差分信号のうちの、前記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分の符号を反転することにより、生体内の血流情報を表わす血流信号を取得する血流情報取得過程とを有することを特徴とする超音波血流情報取得方法。
【請求項２】
前記受信信号を対数増幅する対数増幅過程を有し、前記差分演算過程および前記血流情報取得過程は、前記対数増幅過程を経ることにより対数増幅された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流信号を得るものであることを特徴とする請求項１記載の超音波血流情報取得方法。
【請求項３】
前記受信信号を整流する整流過程を有し、前記差分演算過程および前記血流情報取得過程は、前記整流過程を経ることにより整流された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流信号を得るものであることを特徴とする請求項１記載の超音波血流情報取得方法。
【請求項４】
前記血流情報取得過程は、前記血流信号を平滑化することにより、平滑化された血流信号により表わされる血流情報を取得する過程であることを特徴とする請求項１記載の超音波血流情報取得方法。
【請求項５】
生体内に超音波を送波し生体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、該受信信号に基づいて生体内の血流情報を取得する超音波血流情報取得装置において、
生体内の同一方向に超音波送受信を２回行なって得た２つの受信信号どうしの差分信号を求める差分演算部と、
前記差分演算部で得られた差分信号のうちの、前記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分のみを抽出することにより、あるいは前記差分演算過程で得られた差分信号のうちの、前記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分の符号を反転することにより、生体内の血流情報を表わす血流信号を取得する血流情報取得部とを備えたことを特徴とする超音波血流情報取得装置。
【請求項６】
前記受信信号を対数増幅する対数増幅部を備え、前記差分演算部および前記血流情報取得部は、前記対数増幅部により対数増幅された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流信号を得るものであることを特徴とする請求項５記載の超音波血流情報取得装置。
【請求項７】
前記受信信号を整流する整流部を備え、前記差分演算部および前記血流情報取得部は、前記整流部により整流された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流信号を求めるものであることを特徴とする請求項５記載の超音波血流情報取得装置。
【請求項８】
前記血流情報取得部は、前記血流信号を平滑化することにより、平滑化された血流信号により表わされる血流情報を取得するものであることを特徴とする請求項５記載の超音波血流情報取得装置。
【請求項９】
前記血流情報取得部で得られた血流信号に基づく画像を表示する画像表示部を備えたことを特徴とする超音波血流情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体内に超音波を送波し生体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、その受信信号に基づいて生体内の血流情報を取得する超音波血流情報取得方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、生体内、特に人体内に超音波を送波し、生体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、その受信信号に基づいて生体内部の画像を表示して診断する超音波診断装置が、医療あるいは健康診断の分野で広く採用されている。この超音波診断装置は、生体に与えるストレスが少なく、生体内部を容易に画像化できるという長所がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような超音波診断装置には、生体内の血流で反射して戻ってきた超音波の周波数あるいは位相のシフト（ドプラシフト）を検出して血流情報を得、その血流情報に基づく画像を表示する機能を内蔵したものもある。
【０００４】
この血流による超音波のドプラシフトを検出して血流情報を得るには、ＭＴＦフィルタと呼ばれるディジタルフィルタを用いて、受信信号の中から血流で反射した微小な信号成分を抽出し、さらに相関器を用いて相関演算によりドプラシフト量を検出するという複雑な手法が採用されており、それを実現するための回路規模が大きく、超音波診断装置のコストを大きく上昇させている原因の１つとなっている。また、その手法を採用して血流情報を得るには、同一方向につき例えば８回程度超音波の送受信を行なう必要があり、フレームレートの低い画像しか表示できないという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、血流情報を簡便な手法で高速に取得することのできる超音波血流情報取得方法、およびその方法の実施に用いる超音波血流情報取得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本発明の超音波血流情報取得方法は、生体内に超音波を送波し生体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、その受信信号に基づいて生体内の血流情報を取得する超音波血流情報取得方法において、
生体内の同一方向に超音波送受信を２回行なって得た２つの受信信号どうしの差分信号を求める差分演算過程と、
差分演算過程で得られた差分信号のうちの、上記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分のみを抽出することにより、あるいは上記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分の符号を反転することにより、生体内の血流情報を表わす血流信号を取得する血流情報取得過程とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の超音波血流情報取得方法は、基本的には、同一方向に関する２つの超音波受信信号の差分を演算してその一部を抽出あるいはその一部の符号の反転することで血流信号を得ており、簡単な構成で血流情報を得ることができる。また、本発明の超音波血流情報取得方法は、基本的には同一方向に関し２回の超音波送受信で血流情報を得ることができ、１回の超音波送受信ごとに、同一方向に関する前回の超音波受信信号との差分を演算でき、いわゆるＢモード像のフレームレートと同じ、高速なフレームレートで血流情報を得ることができる。
【０００８】
ここで、上記本発明の超音波血流情報取得方法において、受信信号を対数増幅する対数増幅過程を有し、差分演算過程および血流情報取得過程は、対数増幅過程を経ることにより対数増幅された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流信号を得るものであることが好ましい。
【０００９】
生体内で反射して戻ってきた超音波中の、血流で反射して戻ってきた成分は微小であり、対数増幅することにより微小成分が強調され血流情報が得やすくなる。
【００１０】
また、上記本発明の超音波血流情報取得方法において、受信信号を整流する整流過程を有し、差分演算過程および血流情報取得過程は、整流過程を経ることにより整流された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流信号を求めるものであることも好ましい形態である。
【００１１】
本発明の超音波血流情報取得方法では、整流を行なう前の受信信号に基づいて血流情報を求めることができ、また、整流後の受信信号に基づいて血流を求めることもできる。
【００１２】
さらに、本発明の超音波血流情報取得方法において、血流情報取得過程は、血流信号を平滑化することにより、平滑化された血流信号により表わされる血流情報を取得する過程であることが好ましい。
【００１３】
血流は血管内では隣接画素ごとに大きく変化する訳ではなく、連続性があり、平滑化することによりノイズが低減され、血流の状態が一層明瞭に表現された血流信号を得ることができる。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明の超音波血流情報取得装置は、生体内に超音波を送波し生体内で反射して戻ってきた超音波を受信して受信信号を得、その受信信号に基づいて生体内の血流情報を取得する超音波血流情報取得装置において、
生体内の同一方向に超音波送受信を２回行なって得た２つの受信信号どうしの差分信号を求める差分演算部と、
差分演算部で得られた差分信号のうちの、上記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分のみを抽出し、あるいは上記２つの受信信号のうちの一方の受信信号の傾きが正もしくは負の一方に相当する部分の符号を反転することにより、生体内の血流情報を表わす血流信号を取得する血流情報取得部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
ここで、本発明の超音波血流情報取得装置において、受信信号を対数増幅する対数増幅部を備え、差分演算部および血流情報取得部は、対数増幅部により対数増幅された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流情報を得るものであることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の超音波血流情報取得装置は、受信信号を整流する整流部を備え、差分演算部および血流情報取得部は、整流部により整流された受信信号に基づいて、それぞれ差分信号及び血流情報を求めるものであってもよい。
【００１７】
さらに、上記本発明の超音波血流情報取得装置において、血流情報取得部は、血流信号を平滑化することにより、平滑化された血流信号により表わされる血流情報を取得するものであることが好ましい。
【００１８】
さらに、上記本発明の超音波血流情報取得装置において、血流情報取得部で得られた血流信号に基づく画像を表示する画像表示部を備えることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の超音波血流情報取得装置の一実施形態を内包する超音波診断装置の一例を示すブロック図である。
【００２１】
超音波ヘッド１０の先端には多数の超音波送受信素子１１が配列されており、それらの超音波送受信素子１１それぞれには、送信部２０から、調整された位相の各駆動パルスが印加され、これにより、超音波ヘッド１０から生体１内に向かって延びる複数の走査線１２のうちのある一本の走査線に沿って生体内に超音波が送波される。生体１内に送波された超音波は生体１内の血管１ａ内を流れる血液やその他の組織で反射して超音波ヘッド１０に戻り、超音波ヘッド１０の複数の超音波送受信素子１１でピックアップされ、受信部３０により、それら複数の超音波送受信素子１１でピックアップされた信号がそれぞれ増幅される。ビームフォーマ４０では、それらの信号に基づいて、ある一本の走査線上の各サンプリング点の超音波反射情報を表わす受信信号が生成される。ビームフォーマ４０から出力された受信信号は、検波器５０に入力されて検波され、Ａ／Ｄ変換器６０によりディジタルの受信信号に変換され、処理部７０により、例えばＢモードやＭモード等、表示しようとしている画像に応じた処理が施され、ＤＳＣ（ディジタルスキャンコンバータ）８０により表示に適した画像信号に変換され、フレームメモリ９０に一旦格納される。以上の超音波の送受信が複数の走査線１２それぞれについて順次行なわれ、これにより、フレームメモリ９０には１フレーム分の画像信号が格納され、表示部１００には、そのフレームメモリ９０から読み出された画像信号に基づく超音波画像（例えばＢモード像）が表示される。
【００２２】
以上の処理が繰り返され、表示部１００にはＢモード像等の超音波画像の動画が表示される。
【００２３】
以上の処理は従来より公知の処理であり、ここでは以上の処理に関するこれ以上の説明は省略する。
【００２４】
ビームフォーマ４０で得られた受信信号は、上述の検波器５０に入力されるほか、対数増幅器１１０にも入力されて対数増幅され、さらにＡ／Ｄ変換器１２０によりディジタルの受信信号に変換されて、一旦ラインメモリ１３０に入力される。
【００２５】
次に、複数の走査線１２のうちの前回と同一の走査線について再度超音波送受信が行なわれると、それら同一の走査線についての２回の超音波送受信により得られた２つの受信信号がラインメモリ１３０から読み出されて差分器１４０に入力され、それら２つの受信信号が、その走査線上の同一サンプリング点に対応する値どうしで差分が演算され、その走査線上の各サンプリング点ごとの差分信号が生成される。
【００２６】
また、ラインメモリ１３０から読み出された、１つの走査線についての２つの受信信号のうちのいずれか一方の受信信号が微分器１５０に入力され、微分器１５０では、その一方の受信信号の、隣接するデータどうしの差分が演算され、これにより、微分信号が生成される。
【００２７】
差分器１４０で生成された差分信号および微分器１５０で得られた微分信号はいずれも抽出部１６０に入力され、この抽出部１６０では、差分器１４０から入力された差分信号のうちの、微分器１５０から入力された微分信号が正の部分に対応する部分の信号が抽出される。この抽出された、微分信号が正の部分のみの差分信号は、平滑部１７０に入力されて、例えば移動平均等により平滑される。
【００２８】
この平滑部１７０からの出力信号は、生体１内部の血管１ａ内を流れる血流を表わす血流信号であり、ＤＳＣ８０により、例えばＢモード像と重畳された画像信号として生成され、フレームメモリ９０を経由して、表示部１００に、例えば超音波ヘッド１０に近づく方向の血流が赤、遠ざかる方向の血流が青でカラー表示される。
【００２９】
従来は、この血流情報を得るには、ＭＴＦフィルタや相関器等、複雑な回路を必要とし、さらに、同一の走査線に沿って超音波送受信を例えば８回繰り返す必要がある。これに対し、ここでは、上記のような簡易な回路構成で血流情報を得ることができ、ある走査線について超音波送受信を１回行なうごとに同一の走査線について前回の超音波受信を行なったときに得た受信信号との間で演算を行なえばよく、例えばＢモード像と同一のフレームレートで血流情報を得ることができる。フレームレートを下げてよいときは、血流情報を複数フレームについて平均するなど、そのフレームレートを下げることの引き換えとしてノイズ低減を行なうこともできる。
【００３０】
以下、図１に示す超音波診断装置における血流情報を求める処理をさらに詳細に説明する。
【００３１】
図２は、同一の走査線について超音波送受信を２回行なって得た２つの受信信号を示す図である。
【００３２】
横軸は、その走査線上の各サンプリング点を表わし、縦軸は信号のレベル（ｄＢ）を表わしている。
【００３３】
上下に２つ並べて示した２つの受信信号のうち、上側の受信信号は時間的に前（１回目）の超音波送受信により得られた受信信号、下側の受信信号は時間的に後（２回目）の超音波送受信により得られた受信信号である。
【００３４】
図３は、図２に示す２つの受信信号の一部を、横軸を拡大して示した図、図４は、図３に示す２つの受信信号を重ねて示した図である。
【００３５】
図３，図４の受信信号において、生体内の動きがない点で反射した波形は、１回目の受信信号と２回目の受信信号とが重なり、生体内の、超音波ヘッド１０（図１参照）に近づく方向に流れる血流で反射した受信信号は、１回目よりも２回目の方が、図３，図４の左側に位相がずれており、生体内の、超音波ヘッド１０から遠ざかる方向に流れる血流で反射した部分は図３，図４の右側に位相がずれている。
【００３６】
図５は、図３の下側（時間的に後）の受信信号から図３の上側（時間的に前）の受信信号を同一サンプリング点ごとに引き算して求めた差分信号を示す図である。
【００３７】
また、図６は、図３の上側の受信信号の隣接するサンプリング点どうしの差分を求めることにより得られた微分信号を示す図である。
【００３８】
図１の抽出部１６０では、図６の微分信号が正の部分のみ、図５の差分信号を通過させるが、この演算により、超音波ヘッドに近づく方向が正、遠ざかる方向が負の血流信号が得られることになる。
【００３９】
図７は、図１の抽出部１６０を通信した信号（図５の差分信号のうちの、図６の微分信号が正の部分）を平滑化した信号を示している。この信号の正の部分は超音波ヘッドに近づいている動き、負の部分は超音波ヘッドから遠ざかる動きを示している。この平滑化によりノイズ低減が行なわれる。また、さらなるノイズ低減のため、横に引いたゼロの線の上下にしきい値を設け、それらのしきい値を越えて、正あるいは負に変化した部分のみ血流情報として表示してもよい。
【００４０】
尚、ここでは、図５の差分信号のうちの、図６の微分信号の正の部分のみ抽出すると述べたが、図５の差分信号のうちの、図６の微分信号の負の部分のみ抽出してもよい。その場合は、上記の場合とは逆に、図７のようにして求めた信号の、正の部分が超音波ヘッドから遠ざかる方向の流れ、負の部分が超音波ヘッドに近づく方向の流れを表わすことになる。
【００４１】
さらには、図５の差分信号のうちの、図６の微分信号の正の部分はそのまま通過させ、微分信号の負の部分はプラス、マイナスの符号を反転させて（すなわち、微分信号の負の部分は図５の０ｄＢの横軸を中心に上下折り返して）、通過させてもよい。あるいはそれとは逆に、図６の微分信号の負の部分はそのまま通過させ、正の部分は符号を反転させて通過させてもよい。
【００４２】
図８は、図１に示す構成の抽出部１６０を反転部１６１に置き換えた部分構成を示す図である。
【００４３】
この反転部１６１からは、差分器１４０からの差分信号が、微分器１５０からの微分信号が正の部分についてはそのまま出力され、その微分信号が負の部分については符号が反転して出力される。あるいは、上記のように、微分信号が負の部分について差分信号そのまま出力し、微分信号が正の部分について差分信号の符号を反転させて出力してもよい。
【００４４】
尚、図１，図８に示す各例は、いずれも、受信信号の傾きが正の部分と負の部分とを区別するために微分信号を求めたが、受信信号の傾きの正負を区別すればよく、必ずしも微分演算を行なう必要はない。
【００４５】
図９は、さらに異なる例を示す部分構成図である。
【００４６】
ここでは、図１に示す構成の、ビームフォーマ４０と対数増幅器１１０との間に検波器５１が配置されている。この検波器５１は、図１の検波器５０と兼用してもよく、そのときは、Ａ／Ｄ変換器１２０もＡ／Ｄ変換器６０と兼用してもよい。
【００４７】
図１，図８に示す各例はいずれも検波を行なう前の受信信号に基づく演算により血流信号を求める例であるが、図９に示すように検波後の受信信号に基づいて血流信号を求めてもよい。検波後の受信信号に基づいて血流情報を求める構成の場合、例えば上記のようにＡ／Ｄ変換器をＢモード像等を得るためのものと兼用できるなど、回路構成の一層の簡易化が期待できる。また検波によりノイズの低減も期待できる。
【００４８】
以上の各例は、Ａ／Ｄ変換器のディジタル信号の演算により血流情報を求める例であるが、本発明はアナログ演算にも適合しており、アナログ演算により血流情報を求めてもよい。
【００４９】
以上の各例は、Ａ／Ｄ変換後のディジタル信号の演算により血流情報を求める例であるが、本発明はアナログ演算にも適合しており、アナログ演算により血流情報を求めてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、簡易な回路構成で高フレームレートの血流情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波血流情報取得装置の一実施形態を内包する超音波診断装置の一例を示すブロック図である。
【図２】同一の走査線について超音波送受信を２回行なって得た２つの受信信号を示す図である。
【図３】図２に示す２つの受信信号の一部を、横軸を拡大して示した図である。
【図４】図３に示す２つの受信信号を重ねて示した図である。
【図５】図３の下側（時間的に後）の受信信号から図３の上側（時間的に前）の受信信号を同一サンプリング点ごとに引き算して求めた差分信号を示す図である。
【図６】図３の上側の受信信号を隣接するサンプリング点どうしの差分を求めることにより得られた微分信号を示す図である。
【図７】図１の抽出部を通信した信号を平滑化した信号を示している。
【図８】図１に示す構成の抽出部を反転部に置き換えた部分構成を示す図である。
【図９】さらに異なる例を示す部分構成図である。
【符号の説明】
１    生体
１ａ    血管
１０    超音波ヘッド
１１    超音波送受信素子
１２    走査線
２０    送信部
３０    受信部
４０    ビームフォーマ
５０    検波器
５１    検波器
６０    Ａ／Ｄ変換器
７０    処理部
８０    ＤＳＣ（ディジタルスキャンコンバータ）
９０    フレームメモリ
１００    表示部
１１０    対数増幅器
１２０    Ａ／Ｄ変換器
１３０    ラインメモリ
１４０    差分器
１６０    抽出部
１６１    反転部
１７０    平滑部
【図１】
0004745538.tif 000002
【図２】
0004745538.tif 000003
【図３】
0004745538.tif 000004
【図４】
0004745538.tif 000005
【図５】
0004745538.tif 000006
【図６】
0004745538.tif 000007
【図７】
0004745538.tif 000008
【図８】
0004745538.tif 000009
【図９】
0004745538.tif 000010