(57)【要約】【課題】連続波を利用して目標位置からドプラ情報を抽出する技術において、必要とされるドプラ情報を適切に抽出する。【解決手段】復調信号の周波数スペクトラムＳＰが変調周波数ｆｍごとに複数の周波数帯域に分割される。そして、各ブロックごとにその帯域内においてスペクトラムの電力が最大となるピークＰ０，Ｐ１，Ｐ２，・・・が特定され、複数のブロックに関する複数のピークの中から電力が最大となるピークＰ１が最大スペクトラムとされる。さらに、最大スペクトラムの次に大きなピークＰ０の電力が閾値に設定され、復調信号の周波数スペクトラムＳＰの中からその閾値を超える電力である信号成分がドプラ信号として抽出される。【選択図】図６
2012095896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調周波数に応じて周期的に周波数を変化させた連続波の送信信号を出力する送信信号処理部と、
送信信号に対応した超音波の送信波を生体に送波してその送信波に伴う受信波を生体から受波することにより受信信号を得る送受波部と、
生体内の目標位置との間の相関関係が調整された参照信号を用いて、受信信号に対して復調処理を施すことにより、当該目標位置に対応した復調信号を得る受信信号処理部と、
復調信号の周波数スペクトラムの中から信号の強度が最大となる最大スペクトラムを特定し、復調信号の中から当該最大スペクトラムを含んだ信号成分をドプラ信号として抽出するドプラ情報抽出部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記ドプラ情報抽出部は、復調信号の周波数スペクトラムを前記変調周波数ごとに複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域ごとに信号の強度が最大となるピークスペクトラムを特定し、複数の周波数帯域に対応した複数のピークスペクトラムの中で強度が最大のものを前記最大スペクトラムとする、
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、
前記ドプラ情報抽出部は、復調信号の周波数スペクトラムに基づいて信号の強度に関する閾値を設定し、復調信号の中から当該閾値を超える強度の信号成分を前記ドプラ信号として抽出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記ドプラ情報抽出部は、複数の周波数帯域に対応した複数のピークスペクトラムの中で前記最大スペクトラムの次に大きなピークスペクトラムの強度を前記閾値とする、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項３に記載の超音波診断装置において、
前記ドプラ情報抽出部は、前記最大スペクトラムから前記変調周波数だけ離れたスペクトラムの強度を前記閾値とする、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
抽出されたドプラ信号に対して視覚的な識別処理を施したドプラ波形を表示する表示部をさらに有する、
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、連続波を利用する超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置の連続波を利用した技術として、連続波ドプラが知られている。連続波ドプラでは、例えば、数ＭＨｚの正弦波である送信波が生体内へ連続的に放射され、生体内からの反射波が連続的に受波される。反射波には、生体内における運動体（例えば血流など）によるドプラシフト情報が含まれる。そこで、そのドプラシフト情報を抽出して周波数解析することにより、運動体の速度情報を反映させたドプラ波形などを形成することができる。
【０００３】
連続波を利用した連続波ドプラは、パルス波を利用したパルスドプラに比べて一般に高速の速度計測の面で優れている。こうした事情などから、本願の出願人は、連続波ドプラに関する研究を重ねてきた。その成果の一つとして、特許文献１において、周波数変調処理を施した連続波ドプラ（ＦＭＣＷドプラ）に関する技術を提案している。
【０００４】
一方、連続波ドプラでは、連続波を利用していることにより位置計測が困難である。例えば、従来の一般的な連続波ドプラの装置（ＦＭＣＷドプラを利用しない装置）では、位置計測を行うことができなかった。これに対し、本願の出願人は、特許文献２において、ＦＭＣＷドプラにより選択的に生体内組織の所望の位置からドプラ情報を抽出することができる極めて画期的な技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５３９４９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８９８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に記載されたＦＭＣＷドプラの技術は、それまでにない超音波診断の可能性を秘めた画期的な技術である。本願の発明者らは、この画期的な技術の改良についてさらに研究を重ねてきた。特に、連続波を利用して目標位置からドプラ情報等の生体内情報を抽出する技術に注目して研究を重ねてきた。
【０００７】
本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、連続波を利用して目標位置からドプラ情報を抽出する技術において、必要とされるドプラ情報を適切に抽出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、変調周波数に応じて周期的に周波数を変化させた連続波の送信信号を出力する送信信号処理部と、送信信号に対応した超音波の送信波を生体に送波してその送信波に伴う受信波を生体から受波することにより受信信号を得る送受波部と、生体内の目標位置との間の相関関係が調整された参照信号を用いて、受信信号に対して復調処理を施すことにより、当該目標位置に対応した復調信号を得る受信信号処理部と、復調信号の周波数スペクトラムの中から信号の強度が最大となる最大スペクトラムを特定し、復調信号の中から当該最大スペクトラムを含んだ信号成分をドプラ信号として抽出するドプラ情報抽出部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
望ましい具体例において、前記ドプラ情報抽出部は、復調信号の周波数スペクトラムを前記変調周波数ごとに複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域ごとに信号の強度が最大となるピークスペクトラムを特定し、複数の周波数帯域に対応した複数のピークスペクトラムの中で強度が最大のものを前記最大スペクトラムとする、ことを特徴とする。
【００１０】
望ましい具体例において、前記ドプラ情報抽出部は、復調信号の周波数スペクトラムに基づいて信号の強度に関する閾値を設定し、復調信号の中から当該閾値を超える強度の信号成分を前記ドプラ信号として抽出する、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましい具体例において、前記ドプラ情報抽出部は、複数の周波数帯域に対応した複数のピークスペクトラムの中で前記最大スペクトラムの次に大きなピークスペクトラムの強度を前記閾値とする、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましい具体例において、前記ドプラ情報抽出部は、前記最大スペクトラムから前記変調周波数だけ離れたスペクトラムの強度を前記閾値とする、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、抽出されたドプラ信号に対して視覚的な識別処理を施したドプラ波形を表示する表示部をさらに有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、連続波を利用して目標位置からドプラ情報を抽出する技術において、必要とされるドプラ情報を適切に抽出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。
【図２】ＦＭ連続波の周期性がドプラ周波数へ与える影響を説明する図である。
【図３】周波数変調の影響を受けたドプラ信号を説明するための図である。
【図４】周波数変調の影響を受けたドプラ信号の時間変化波形を示す図である。
【図５】スペクトラムが比較的狭いドプラ信号の抽出処理を示す図である。
【図６】スペクトラムが比較的広いドプラ信号の抽出処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。送信用振動子１０は生体内へ送信波を連続的に送波し、また、受信用振動子１２は生体内からの反射波を連続的に受波する。このように、送信および受信がそれぞれ異なる振動子で行われて、いわゆる連続波ドプラ法による送受信が実行される。なお、送信用振動子１０は複数の振動素子を備えており、これら複数の振動素子が制御されて超音波の送信ビームが形成される。また、受信用振動子１２も複数の振動素子を備えており、これら複数の振動素子により得られた信号が処理されて受信ビームが形成される。
【００１７】
送信ビームフォーマ（送信ＢＦ）１４は、送信用振動子１０が備える複数の振動素子に対して送信信号を出力する。送信ビームフォーマ１４には、例えば正弦波によるＦＭ変調処理が施されたＦＭ連続波（ＦＭＣＷ波）が入力される。送信ビームフォーマ１４は、ＦＭ連続波に対して、各振動素子に応じた遅延処理を施して各振動素子に対応した送信信号を形成する。なお、送信ビームフォーマ１４において形成された各振動素子に対応した送信信号に対して、必要に応じて電力増幅処理が施されてもよい。こうして、ＦＭ連続波による送信ビームが形成される。
【００１８】
ＦＭ変調器２０は、送信ビームフォーマ１４にＦＭ連続波を出力する。ＦＭ変調器２０は、変調波生成部２４から供給される変調信号を用いて、ＲＦ波発振器２２から供給されるＲＦ波（搬送波信号）に対して周波数変調を施すことにより、ＦＭ連続波を発生する。このＦＭ連続波の波形等については後に詳述する。
【００１９】
受信ビームフォーマ（受信ＢＦ）１６は、受信用振動子１２が備える複数の振動素子から得られる複数の受波信号を整相加算処理して受信ビームを形成する。つまり、受信ビームフォーマ１６は、各振動素子から得られる受波信号に対してその振動素子に応じた遅延処理を施し、複数の振動素子から得られる複数の受波信号を加算処理することにより受信ビームを形成する。なお、各振動素子から得られる受波信号に対して低雑音増幅等の処理を施してから、受信ビームフォーマ１６に複数の受波信号が供給されてもよい。こうして受信ビームに沿った受信ＲＦ信号が得られる。
【００２０】
受信ミキサ３０は受信ＲＦ信号に対して直交検波を施して複素ベースバンド信号を生成する回路であり、２つのミキサ３２，３４で構成される。各ミキサは受信ＲＦ信号を所定の参照信号と混合する回路である。
【００２１】
受信ミキサ３０の各ミキサに供給される参照信号は、ＦＭ変調器２０から出力されるＦＭ連続波に基づいて生成される。つまり、ＦＭ変調器２０から出力されるＦＭ連続波が遅延回路２５において遅延処理され、ミキサ３２には遅延処理されたＦＭ連続波が直接供給され、一方、ミキサ３４には遅延処理されたＦＭ連続波がπ／２シフト回路２６を経由して供給される。
【００２２】
π／２シフト回路２６は遅延処理されたＦＭ連続波の位相をπ／２だけずらす回路である。この結果、２つのミキサ３２，３４の一方から同相信号成分（Ｉ信号成分）が出力され、他方から直交信号成分（Ｑ信号成分）が出力される。なお、受信ミキサ３０の後段に設けられたＬＰＦ（ローパスフィルタ）３６，３８により、同相信号成分および直交信号成分の各々の高周波数成分がカットされ、検波後の必要な帯域のみの復調信号が抽出される。
【００２３】
ＦＦＴ処理部（高速フーリエ変換処理部）４２は、復調信号（同相信号成分および直交信号成分）の各々に対してＦＦＴ演算を実行する。その結果、ＦＦＴ処理部４２において復調信号が周波数スペクトラムに変換される。なお、ＦＦＴ処理部４２から出力される周波数スペクトラムは、回路の設定条件などにより周波数分解能δｆの周波数スペクトラムデータとして出力される。
【００２４】
ドプラ情報抽出部４４は、周波数スペクトラムに変換された復調信号からドプラ信号を抽出する。後に詳述するが、図１の超音波診断装置では、遅延回路２５における遅延処理により目標位置が設定され、ドプラ情報抽出部４４において目標位置からのドプラ信号が選択的に抽出される。ドプラ情報抽出部４４は、例えば、時間的に変化するドプラ信号の表示波形を形成する。なお、生体内の各深さ（各位置）ごとにドプラ信号を抽出して、例えば、超音波ビーム（音線）上の各深さごとに生体内組織の速度を算出し、リアルタイムで出力してもよい。また、超音波ビームを走査させて二次元的あるいは三次元的に生体内組織の各位置の速度を算出してもよい。
【００２５】
表示部４６は、ドプラ情報抽出部４４において形成されたドプラ信号の波形などを表示する。なお、図１に示す超音波診断装置内の各部は、システム制御部５０によって制御される。つまり、システム制御部５０は、送信制御や受信制御や表示制御などを行う。
【００２６】
以上、概説したように、図１の超音波診断装置では、連続波（ＣＷ）を変調波でＦＭ変調した超音波（ＦＭＣＷ波）を送受波して受信信号が得られて、目標位置からのドプラ情報が選択的に抽出される。そこで、目標位置からのドプラ情報が選択的に抽出される原理について詳述する。なお、図１に示した部分（構成）については、以下の説明においても図１の符号を利用する。
【００２７】
＜位置選択性について＞
周波数ｆ０のＲＦ波（搬送波）に対して、周波数ｆｍの正弦波によりＦＭ変調を施したＦＭＣＷ送信波は次式のように表現できる。次式において、Δｆは周波数変動幅の０−Ｐ値（ゼロピーク値：最大周波数偏移）であり、最大周波数偏移Δｆと変調周波数ｆｍの比であるβはＦＭの変調指数（変調度）である。
【００２８】
【数１】
2012095896.tif 000003
【００２９】
また、ドプラシフトを伴う場合のＦＭＣＷ受信波は、生体における往復の減衰をαとすると次式で表現できる。なお、次式において、ｆｍに対するドプラシフトは、ｆ０のシフト分ｆｄに比べて小さいので無視している。
【００３０】
【数２】
2012095896.tif 000004
【００３１】
数２式で表される受信波形は、超音波振動子を介して受信される信号波形（受信ＲＦ信号）である。ＦＭＣＷドプラでは、受信ＲＦ信号に対する復調処理において、ＦＭＣＷ送信波を参照信号として受信波と乗算を行う。図１を利用して説明したように、ＦＭ変調器２０から出力されるＦＭ連続波が参照信号として利用され、遅延回路２５において遅延処理され、ミキサ３２には遅延処理されたＦＭ連続波が直接供給され、ミキサ３４には遅延処理されたＦＭ連続波がπ／２シフト回路２６を経由して供給される。したがって、ミキサ３２へ供給される参照信号ｖｒＩ（ｔ）とミキサ３４へ供給される参照信号ｖｒＱ（ｔ）は、次式のように表現できる。
【００３２】
【数３】
2012095896.tif 000005
【００３３】
数３式において、φｍｒは、遅延回路２５における遅延処理により任意に設定できる参照信号の位相を示しており、φ０ｒは、任意に設定した参照信号の位相に対応して決まる搬送波の位相変化量を示している。
【００３４】
受信ミキサ３０では、復調処理として直交検波が行われる。つまり、ミキサ３２において、受信ＲＦ信号ｖＲ（ｔ）と参照信号ｖｒＩ（ｔ）の乗算に相当する処理が実行され、また、ミキサ３４において、受信ＲＦ信号ｖＲ（ｔ）と参照信号ｖｒＱ（ｔ）の乗算に相当する処理が実行される。
【００３５】
ミキサ３２における受信ＲＦ信号ｖＲ（ｔ）と参照信号ｖｒＩ（ｔ）の乗算ｖＤＩ（ｔ）は次式のように表現される。なお、次式の計算途中において、周波数２ｆ０の成分が消去されている。これは、ＬＰＦ３６によって除去される。
【００３６】
【数４】
2012095896.tif 000006
【００３７】
ここで、ベッセル関数に関する数５式の公式を利用すると、数４式はさらに数６式のように計算される。
【００３８】
【数５】
2012095896.tif 000007
【００３９】
【数６】
2012095896.tif 000008
【００４０】
ミキサ３４における受信ＲＦ信号ｖＲ（ｔ）と参照信号ｖｒＱ（ｔ）の乗算ｖＤＱ（ｔ）は次式のように表現される。なお、次式の計算途中において、周波数２ｆ０の成分が消去されている。これは、ＬＰＦ３８によって除去される。
【００４１】
【数７】
2012095896.tif 000009
【００４２】
ここで、数６式のｖＤＩ（ｔ）と数７式のｖＤＱ（ｔ）とに基づいて、複素ベースバンド信号を定義する。まず、ｖＤＩ（ｔ）とｖＤＱ（ｔ）に含まれている直流（ＤＣ）成分、変調周波数ｆｍの偶数次高調波成分を次式のように表現する。
【００４３】
【数８】
2012095896.tif 000010
【００４４】
次に、ｖＤＩ（ｔ）とｖＤＱ（ｔ）に含まれている変調周波数ｆｍの成分、変調周波数ｆｍの奇数次高調波成分を次式のように表現する。
【００４５】
【数９】
2012095896.tif 000011
【００４６】
数８式と数９式から、直交検波後のベースバンド信号において、ドプラシフトｆｄを含んだドプラ信号は、ＤＣ成分と変調周波数ｆｍの成分と変調周波数ｆｍの高調波成分とからなる複数の成分の各々についての両側帯波として出現することがわかる。
【００４７】
ここで、受信信号と参照信号の位相を互いに揃えた場合、つまり、遅延回路２５における遅延処理によりφｍｒを調整してφｍと一致させた場合（φｍｒ＝φｍ）を考える。φｍｒとφｍを一致させた場合には、数４式におけるｋが０となる。この結果をベッセル関数に適用すると、第１次ベッセル関数の性質により、数１０式のように、０次のベッセル関数の値のみが１となり、それ以外のベッセル関数の値は０となる。そして、数１０式に示す結果を数８式と数９式に適用すると数１１式のとおりとなる。
【００４８】
【数１０】
2012095896.tif 000012
【００４９】
【数１１】
2012095896.tif 000013
【００５０】
数１１式は、参照波（参照信号）の位相φｍｒを送受信間の位相差φｍに設定すると、圧縮変換により、ＤＣ成分（直流信号成分）に対応したドプラ信号のみが抽出できることを示している。
【００５１】
上述した数２式の受信波形は、ある深さからの受信信号の波形である。これに対し、ＦＭＣＷ送信波を利用して、実際に受信用振動子１２において得られる受信信号は、複数の深さからの信号が合成された受信信号である。受信ミキサ３０においては、複数の深さからの信号が合成された受信信号と参照信号との乗算に相当する処理が実行される。
【００５２】
数８式などに現れた直流信号成分に対応したドプラ信号の振幅を支配するＪ０（ｋβ）は、第１次ベッセル関数の性質により、ｋβが０のときに最大値である１となり、ｋβが０からずれると急激に小さくなる。そのため、遅延回路２５においてφｍｒを調整し、目標位置から得られる受信信号のφｍと一致させると、目標位置におけるＪ０（ｋβ）が最大値である１となり、目標位置以外におけるＪ０（ｋβ）が極端に小さな値となる。したがって、遅延回路２５においてφｍｒを調整し、目標位置から得られる受信信号のφｍと一致させることにより、目標位置におけるドプラ信号（直流信号成分）を選択的に抽出することができる。
【００５３】
以上のように、ドプラ信号が選択的に抽出される目標位置は、遅延回路２５における遅延処理に基づいて決定される。図１のシステム制御部５０は、目標位置の深さに応じて遅延回路２５における遅延時間を制御する。
【００５４】
さらに、図１の超音波診断装置では、周波数変調の影響に伴う不要波成分を含んだ復調信号の中から、必要とされるドプラ信号が抽出される。そこで、周波数変調に伴う不要波成分と、必要とされるドプラ信号の抽出について以下に詳述する。なお、図１に示した部分（構成）については、以下の説明においても図１の符号を利用する。
【００５５】
＜周波数変調に伴う不要波成分について＞
ドプラ法の基本原理において、移動体（例えば血流）に関するドプラ周波数（ドプラシフト周波数）は、計測に利用される超音波の周波数と移動体の速度に比例する。図１の超音波診断装置においては、ＦＭ連続波を利用しており、ＦＭ連続波は、数１式に示したように、周波数（瞬時周波数）が周期的に変化している。そのため、移動体の速度が一定の場合においても、ＦＭ連続波を利用してその移動体のドプラ周波数を計測すると、ＦＭ連続波の周期性に伴ってドプラ周波数が周期的に変動する。
【００５６】
図２は、ＦＭ連続波の周期性がドプラ周波数へ与える影響を説明する図である。図２には、ドプラシフトの影響を受けていないＦＭ連続波７０と、ドプラシフトの影響を受けたＦＭ連続波７２が図示されている。なお、図２の横軸は時間軸であり、図２の縦軸にはＦＭ連続波７０，７２の瞬時周波数が示されている。
【００５７】
図１の超音波診断装置における超音波の送信信号は、その瞬時周波数がＦＭ連続波７０のように周期的に正弦波状に変化する。そのため移動体の速度が一定の場合においてもドプラシフトが周期的に変化し、その結果としてＦＭ連続波７２のような波形が得られる。つまり、ＦＭ連続波７０の瞬時周波数が低い（小さい）時刻においては、比較的小さいドプラ周波数ｆｄＬとなり、ＦＭ連続波７０の瞬時周波数が高い（大きい）時刻においては比較的大きいドプラ周波数ｆｄＨとなる。
【００５８】
このように、ＦＭ連続波７０を利用して得られるドプラ周波数の変動は、ＦＭ連続波７０の周期性に対応した周期的なものとなる。特に、移動体の速度が大きい場合には、ドプラ周波数ｆｄＬとドプラ周波数ｆｄＨの差も大きくなり、ドプラ周波数の周期性が比較的顕著になる。一方、移動体の速度が小さい場合にはドプラ周波数ｆｄＬとドプラ周波数ｆｄＨの差が小さくなり、ドプラ周波数の周期性が比較的目立たなくなる。
【００５９】
図１の超音波診断装置における超音波の送信信号は、周波数ｆ０のＲＦ波（搬送波）に対して、周波数ｆｍの正弦波によりＦＭ変調を施したＦＭＣＷ送信波であり、その信号は前述の数１式のとおりである。その送信信号（ＦＭＣＷ送信波）の瞬時角周波数は、数１式の位相項を時間微分して次式のように表現される。
【００６０】
【数１２】
2012095896.tif 000014
【００６１】
ここで、ドプラシフトを音速（超音波の速度）ｃと移動体の速度ｖの比だけ、瞬時周波数が変化する量として定義する。この場合、相対速度ｖに対するドプラ周波数変化は往復で速度２ｖとして数１３式で表現される。さらに、数１３式で表現されるドプラ周波数変化を瞬時位相に変換すると数１４式となる。
【００６２】
【数１３】
2012095896.tif 000015
【００６３】
【数１４】
2012095896.tif 000016
【００６４】
数１４式で表現される瞬時位相は、移動体からの受信波の瞬時位相に対して、初項で表現される搬送波ｆ０によるドプラシフトに加え、第２項で表現される変調波によるドプラシフトが追加されることを意味している。なお、第３項は積分定数であり、ドプラ周波数の位相を意味する。一般に、血流などの速度計測では、ドプラ周波数の位相情報までは必要としない。また、時間的に変化しない位相成分であるため、速度計測において物理的に大きな意味を含んでいないと考える。
【００６５】
受信波は、送受信時間差（目標位置までの往復の伝播時間）τだけ送信波よりも遅れて到着するため、送受信時間差τを考慮すると、受信波は次式のように表現される。
【００６６】
【数１５】
2012095896.tif 000017
【００６７】
受信ミキサ３０では、送信波に実質的に同じ波形の参照波（参照信号）と受信波との乗算（次式）に相当する処理が実行される。
【００６８】
【数１６】
2012095896.tif 000018
【００６９】
数１６式から２ｆ０の周波数成分をローパスフィルタで除去すると、受信ミキサ３０の出力（例えばＬＰＦ３６の出力）は数１７式のように表現することができる。また、数１７式の結果について、さらに計算を進めると、数１８式のようになる。
【００７０】
【数１７】
2012095896.tif 000019
【００７１】
【数１８】
2012095896.tif 000020
【００７２】
数１８式は、ドプラ信号が、新たに定義された変調度β´（数１７式参照）と変調周波数ｆｍにより周波数変調された信号に等しいことを意味している。
【００７３】
図３は、周波数変調の影響を受けたドプラ信号を説明するための図であり、図３には、数１８式に対応したドプラ信号の周波数スペクトラムが示されている。なお、図３の横軸は周波数であり縦軸は電力である。
【００７４】
図３や数１８式に示されるように、変調信号の影響を受けたドプラ信号には、変調周波数ｆｍのゼロ次成分である直流成分Ｊ０（β´）に加え、１次成分Ｊ１（β´），２次成分Ｊ２（β´），３次成分Ｊ３（β´），・・・の折り返し成分が含まれている。なお、直流成分は周波数０からドプラ周波数ｆｄだけ離れた位置に現れており、１次成分は周波数ｆｍからドプラ周波数ｆｄだけ離れた位置に現れており、２次成分は周波数２ｆｍからドプラ周波数ｆｄだけ離れた位置に現れている。
【００７５】
図４は、周波数変調の影響を受けたドプラ信号の時間変化波形を示す図であり、図３の周波数スペクトラムの時間変化を示している。つまり、図４には、ドプラ信号の直流成分と１次成分（−１次成分）と２次成分の各々についての時間変化波形が示されている。横軸に示す時間の経過に伴って測定対象である血流などの速度が変化すると、速度の変化に応じてドプラ周波数ｆｄも変化する。そのため、図４に示す各成分の波形は、横軸に示す時間の経過に従って縦軸に示す周波数方向に変化している。
【００７６】
図１の超音波診断装置では、必要とされるドプラ信号として、ゼロ次成分である直流成分を抽出する。つまり、折り返し成分である１次成分（−１次成分），２次成分，３次成分，・・・が不要波成分とされ、これら不要波成分を含んだ復調信号の中から、必要とされるドプラ信号が抽出される。
【００７７】
＜必要とされるドプラ信号の抽出について＞
図５は、スペクトラムが比較的狭いドプラ信号の抽出処理を示す図である。図５に示す波形は、ＦＦＴ処理部４２において得られる復調信号の周波数スペクトラムであり、ドプラ信号のスペクトラム（ドプラ信号の帯域）が比較的狭い場合の周波数スペクトラムである。
【００７８】
ドプラ情報抽出部４４は、復調信号の周波数スペクトラムの中から信号の強度（例えば電力や振幅など）が最大となる最大スペクトラムを特定し、復調信号の中から最大スペクトラムを含んだ信号成分をドプラ信号として抽出する。例えば、図５の例では、周波数スペクトラムの中からスペクトラムの電力が最大となるＰ０が最大スペクトラムとされ、このＰ０を含む信号成分がドプラ信号として抽出される。
【００７９】
そのドプラ信号の抽出において、ドプラ情報抽出部４４は、復調信号の周波数スペクトラムを変調周波数ｆｍごとに複数の周波数帯域（ブロック）に分割する。例えば、図５の周波数軸（横軸）に沿って、０≦ｆ＜ｆｍの第０ブロック、ｆｍ≦ｆ＜２ｆｍの第１ブロック、２ｆｍ≦ｆ＜３ｆｍの第２ブロック・・・のように分割される。
【００８０】
そして、ドプラ情報抽出部４４は、各ブロックごとにその帯域内においてスペクトラムの電力が最大となるピークを特定し、複数のブロックに関する複数のピークの中から電力が最大のものを最大スペクトラムとする。例えば、図５の例では、０≦ｆ＜ｆｍの第０ブロック内においてピークＰ０が特定され、ｆｍ≦ｆ＜２ｆｍの第１ブロック内においてピークＰ１が特定され、−ｆｍ≦ｆ＜０の第１´ブロック内においてピークＰ１´が特定され、これらピークの中から電力が最大であるピークＰ０が最大スペクトラムとされる。
【００８１】
さらに、ドプラ情報抽出部４４は、複数のピークの中で最大スペクトラムの次に大きなピークの強度を、ドプラ信号の抽出のための閾値に設定する。例えば、図５の例では、ピークＰ０の次に大きなピークＰ１またはピークＰ１´の電力値が閾値とされる。
【００８２】
こうして、ドプラ情報抽出部４４は、復調信号の周波数スペクトラムの中から閾値を超える強度である信号成分をドプラ信号として抽出する。例えば、図５の例において、電力がピークＰ１またはピークＰ１´に対応した閾値よりも大きな又は閾値以上の電力となるスペクトラム部分がドプラ信号として抽出される。
【００８３】
図６は、スペクトラムが比較的広いドプラ信号の抽出処理を示す図である。図６に示す波形は、ＦＦＴ処理部４２において得られる復調信号の周波数スペクトラムであり、ドプラ信号のスペクトラム（ドプラ信号の帯域）が比較的広い場合の周波数スペクトラムである。
【００８４】
図６に示すように、ドプラ信号のスペクトラムが比較的広い場合には、必要とされるドプラ信号つまりゼロ次成分の信号と、不要波成分である１次成分などの信号が重なりあっており、復調信号の周波数スペクトラムＳＰが実線で示す波形となる。この場合においても、図５を利用して説明した処理によりドプラ信号が抽出される。
【００８５】
つまり、ドプラ情報抽出部４４は、図６に実線で示す周波数スペクトラムＳＰの波形の中から信号の強度（例えば電力や振幅など）が最大となる最大スペクトラムを特定し、復調信号の中から最大スペクトラムを含んだ信号成分をドプラ信号として抽出する。例えば図６の例では、周波数スペクトラムの中からスペクトラムの電力が最大となるＰ１が最大スペクトラムとされ、このＰ１を含む信号成分がドプラ信号として抽出される。
【００８６】
そのドプラ信号の抽出において、ドプラ情報抽出部４４は、復調信号の周波数スペクトラムを変調周波数ｆｍごとに複数の周波数帯域（ブロック）に分割する。そして、ドプラ情報抽出部４４は、各ブロックごとにその帯域内においてスペクトラムの電力が最大となるピークを特定し、複数のブロックに関する複数のピークの中から電力が最大のものを最大スペクトラムとする。例えば、図６の例では、０≦ｆ＜ｆｍの第０ブロック内においてピークＰ０が特定され、ｆｍ≦ｆ＜２ｆｍの第１ブロック内においてピークＰ１が特定され、２ｆｍ≦ｆ＜３ｆｍの第２ブロック内においてピークＰ２が特定され、これらピークの中から電力が最大であるピークＰ１が最大スペクトラムとされる。
【００８７】
さらに、ドプラ情報抽出部４４は、複数のピークの中で最大スペクトラムの次に大きなピークの強度を、ドプラ信号の抽出のための閾値に設定する。例えば、図６の例では、ピークＰ１の次に大きなピークＰ０の電力値が閾値とされる。
【００８８】
こうして、ドプラ情報抽出部４４は、復調信号の周波数スペクトラムの中から閾値を超える強度である信号成分をドプラ信号として抽出する。例えば、図６の例において、電力がピークＰ０の閾値よりも大きな又は閾値以上の電力となるスペクトラム部分がドプラ信号として抽出される。
【００８９】
なお、ドプラ情報抽出部４４は、最大スペクトラムから変調周波数ｆｍだけ離れたスペクトラムの強度を閾値としてもよい。例えば、図６に示すピークＰ１から、周波数軸方向に沿って−ｆｍまたは＋ｆｍだけ離れた周波数におけるスペクトラムの電力が閾値とされてもよい。また、既に得られている測定結果などに基づいて、最大スペクトラムと不要波成分との間の電力差を予め設定しておき、最大スペクトラムの電力からその電力差だけ下がった電力を閾値としてもよい。
【００９０】
ドプラ信号が抽出されると、ドプラ情報抽出部４４は、例えば、図５または図６に示した周波数スペクトラムの時間変化を示した表示波形を形成する。つまり、図４に示す時間変化波形と同様な表示波形が形成される。
【００９１】
但し、例えば図５または図６に示した例において、ドプラ信号と不要波成分の電力差が小さいと、図４に示す時間変化波形内において、必要とされるドプラ信号（直流成分）と不要波成分（−１次成分，１次成分，２次成分）の見分けが容易ではなくなる場合も考えられる。また、例えば図６に示した例のように、ドプラ信号のスペクトラムが比較的広い場合にも、必要とされるドプラ信号と不要波成分の見分けが容易ではなくなる可能性がある。
【００９２】
そこで、ドプラ情報抽出部４４は、図５または図６を利用して説明した処理により抽出されたドプラ信号に対して、例えば色づけ処理などの視覚的な識別処理を施して、図４に示す時間変化波形と同様な表示波形を形成する。これにより、例えば、図４に示す時間変化波形内において、必要とされるドプラ信号（直流成分）にのみ色づけ処理が施され、必要とされるドプラ信号が視覚的に容易に判別できるようになる。なお、図５または図６を利用して説明した最大スペクトラムの部分にのみ視覚的な識別処理を施すようにしてもよい。また、色づけ処理に代えてあるいは色づけ処理と共に、輝度や線種などの相違による視覚的な識別処理が施されても良い。さらに、図４に示す時間変化波形内において、必要とされるドプラ信号のみを表示するようにしてもよい。
【００９３】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した本発明の好適な実施形態等は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【００９４】
２０  ＦＭ変調器、２２  ＲＦ波発振器、２４  変調波生成部、２５  遅延回路、３０  受信ミキサ、４２  ＦＦＴ処理部、４４  ドプラ情報抽出部。
【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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