(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の断面を超音波で走査することにより血流の走行の様子を表す２次元カラードプラ画像を得る超音波診断装置において、
超音波探触子と、
前記被検体に対して超音波を送受信するために前記超音波探触子を駆動する送受信部と、
前記２次元カラードプラ画像で計測可能な流速レンジの上限値の画素の数が、所定数以上か否かを判定する判定部と、
前記上限値の画素の数が所定数以上であると判定されたとき、前記流速レンジをパルス繰り返し周波数と交互段数との少なくとも一方を変更して拡大するために前記送受信部を制御する制御部とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記画素の数が所定数以上のとき、前記流速レンジを所定幅だけ拡大することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
被検体内の断面を超音波で走査することにより血流の走行の様子を表す２次元カラードプラ画像を得る超音波診断装置において、
超音波探触子と、
前記被検体に対して超音波を送受信するために前記超音波探触子を駆動する送受信部と、
前記２次元カラードプラ画像で流速値が計測可能な流速レンジの上限値の画素の数が、所定数以上か否かを判定する判定部と、
前記上限値の画素の数が所定数以上であると判定されたとき、パルス繰り返し周波数を高くするために前記送受信部を制御する制御部とを具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
被検体内の断面を超音波で走査することにより血流の走行の様子を表す２次元カラードプラ画像を得る超音波診断装置において、
超音波探触子と、
前記被検体に対して超音波を送受信するために前記超音波探触子を駆動する送受信部と、
前記２次元カラードプラ画像で流速値が計測可能な流速レンジの上限値の画素の数が、所定数以上か否かを判定する判定部と、
前記上限値の画素の数が所定数以上であると判定されたとき、前記流速レンジを拡大するために前記送受信部を制御する制御部とを具備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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるカラーフローマッピングにより血流の流速画像を生成可能な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波の医学的な応用としては種々の装置があるが、その主流は超音波パルス反射法を用いて生体の軟部組織の断層像を超音波診断装置である。この超音波診断装置は無侵襲検査法で、組織の断層像を表示するものであり、Ｘ線診断装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴスキャン）、磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）、核医学診断装置などの他の画像装置に比べて、リアルタイム表示が可能、装置が小型で安価、Ｘ線などの被曝がなく安全性が高く、さらにパルスドプラ法により血流の様子をその速度情報で空間的に映像化できるといった独自の特徴を有している。
【０００３】
ところで、パルスドプラ法では、一般的に、エコーをパルス繰り返し周波数ＰＲＦでサンプリングしているので、サンプリング定理によって、パルス繰り返し周波数の１／２を越える高いドプラ周波数は折り返り現象により計測できないという制約を受けている。
【０００４】
このような制約のもとでは、関心血流の速さに対して流速レンジの特に上限値が低すぎて、流速コントラストがうまく付かないという事態が発生することがある。このような事態では、オペレータは、パルス繰り返し周波数ＰＲＦや交互段数Ｎを個々に手動で調整しながら、流速コントラストが程良く付くような適正な流速レンジ（計測可能な上限値）を探し当てるという非常に手間のかかる作業を行わなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、流速レンジの適正化をオペレータの手を煩わせることなく実現できる超音波診断装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検体内の断面を超音波で走査することにより血流の走行の様子を表す２次元カラードプラ画像を得る超音波診断装置において、超音波探触子と、前記被検体に対して超音波を送受信するために前記超音波探触子を駆動する送受信部と、前記２次元カラードプラ画像で流速値が計測可能な流速レンジの上限値の画素の数が、所定数以上か否かを判定する判定部と、前記上限値の画素の数が所定数以上であると判定されたとき、前記流速レンジを拡大するために前記送受信部を制御する制御部とを具備することを特徴とする。
【０００７】
流速レンジが適正か否かをどのように判定するかが重要である。なぜなら、関心血流の速さに対して流速レンジの特に上限値が低すぎる場合には、ほとんどが上限値を示して、一般的な流速レンジの最適化に必要とされている関心血流の流速分布を入手できないからである。本発明では、この流速レンジが適正か否かを、局所領域内の流速値が上限値に達して飽和している画素数によって判定するものである。つまり、この画素数が所定数以上であれば、流速レンジが適正されていないとして、パルス繰り返し周波数と交互段数との少なくとも一方を変更して流速レンジを拡大するし、一方、所定数未満であれば、流速レンジが比較的適正であると判定して、流速レンジの調整は行わないとするものである。なお、流速レンジの上限値は、パルス繰り返し周波数ＰＲＦと交互段数をＮとから、ＰＲＦ／Ｎによって決まる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明による超音波診断装置を好ましい実施形態により説明する。図１に本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波探触子１は、周知のように、その先端付近に、圧電素子の両面に電極を配した微小な振動子が配列された状態で装備されている。この超音波探触子１には、送受信回路２が接続されている。
【０００９】
この送受信回路２は、送信部分と受信部分とから構成されている。送信部分は、超音波をビーム状に集束させ、また必要に応じて偏向させるためにチャネルごとに遅延時間を与えて、周波数ｆ0 の電気パルスを振動子に印加するように構成されている。これにより探触子１から発生した中心周波数ｆ0 の超音波は、被検体内を伝播しながら音響インピーダンスの境界面で次々と反射し、探触子１に返ってきて、その各振動子で電気信号に変換される。受信部分ではこれらの電気信号を、まず対数増幅により減衰補正を行い、そして整相加算により指向性を付与して、エコー信号を合成する。
【００１０】
このような送受信は、パルス繰り返し周波数ＰＲＦの逆数の周期で繰り返される。送受信回路２は、このパルス繰り返し周波数ＰＲＦをホストＣＰＵ６の制御にしたがって自由に変えられるように構成されている。このパルス繰り返し周波数ＰＲＦの変更技術は周知であり、例えば次のように行われる。通常、送受信のタイミングは、レートパルスと呼ばれる同期信号を基に制御されており、そしてこのレートパルスはクロックを分周することにより作られている。パルス繰り返し周波数ＰＲＦを変えるには、この分周率を変更することにより実現される。
【００１１】
ところで、血流の走行の様子を表すのに用いられる２次元カラードプラ画像データ（ＣＦＭ画像データ）を得るためのカラーフローマッピングモード(color flow mapping mode;CFM) では、１／ＰＲＦの周期で送受信を例えば３２回、同じ送受信位置や偏向角（送受信位置や偏向角で決まる送受信ラインを、超音波走査線と称する）で繰り返す。そして、これが終わると、超音波走査線を移動して同じように送受信を３２回繰り返す。このように３２回の送受信が終了するごとに、超音波走査線を少しずつ移動していき、例えば６４本の超音波走査線で１断面分の走査を完了している。この走査では、同じ超音波走査線に対して１／ＰＲＦの周期で送受信を繰り返すことになるので、エコーのサンプリング周波数としては、パルス繰り返し周波数ＰＲＦになる。計測可能な流速レンジの上限値は、このサンプリング周波数の１／２、つまりＰＲＦ／Ｎで与えられる。
【００１２】
このサンプリング周波数は、また、交互走査と呼ばれる走査法の交互段数というパラメータによって変化する。交互走査とは、周知の通り、送受信を１回行うごとに、超音波走査線を少し移動し、これをＮ回繰り返した後に、最初の超音波走査線に戻り、同様に繰り返す。このような動作を例えば３２回繰り返すことで、Ｎ本分の送受信が終了する。そして、別のＮ本に関しても同様に行い、全体で超音波走査線が例えば６４本又はそれに近い本数になったところで、１断面分の走査が完了する。この交互走査では、“Ｎ”を交互段数と称している。この交互走査では、同じ超音波走査線に対してはＮ回に１回送受信しているので、エコーのサンプリング周波数としては、ＰＲＦ／Ｎに低下することになる。なお、送受信回路２は、この交互段数ＮをホストＣＰＵ６の制御にしたがって自由に変えられるように構成されている。
【００１３】
カラー演算回路３は、整相加算されたエコー信号に基づいて、血流速度の空間的な２次元分布、つまり流速画像データをリアルタイムで生成できるようになっている。周知の通り、流速画像データは、直交検波、ＭＴＩフィルタリング、自己相関、演算という過程を順番に経て生成される。ＣＦＭでは、演算により、血流の平均速度、分散、パワーという３種類の情報が得られるが、ここでは、平均速度を例に説明している。この流速画像データは、ディジタルスキャンコンバータ回路４でＴＶ走査方式に変換された後、モニタ８にカラー画像として表示される。操作卓７は、主に、オペレータがカラー画像上の関心血流を含む局所に、関心領域（ＲＯＩ）を指定したり、また流速レンジが適正か否かを判定するために必要な基準数（しきい値）を入力したり変更するために設けられている。
【００１４】
ところで、流速画像データを得るためには、距離分解能のあるパルスドプラ法が用いられるが、この方法では、従来技術でも説明した通り、エコーをパルス繰り返し周波数ＰＲＦでサンプリングしているので、サンプリング定理によって、パルス繰り返し周波数の１／２を越える高いドプラ周波数は折り返り現象により計測できないという制約を受けるので、関心血流の速さに対して流速レンジの特に上限値が低すぎて、流速コントラストがうまく付かないという事態が発生することがあり、これに対処するために、オペレータは、パルス繰り返し周波数ＰＲＦや交互段数Ｎを個々に手動で調整しながら、流速コントラストが程良く付くような適正な流速レンジ（計測可能な上限値）を探し当てるという非常に手間のかかる作業を行わなければならなかった。
【００１５】
本発明では、この計測可能な流速レンジの特にサンプリング周波数により制約を受ける上限値（計測可能な最高流速（最高周波数））を、自動的に最適化、つまり関心血流内のサンプル点の多くで、流速値が飽和して流速コントラストが付かないという事態にならなず、しかも流速レンジが広すぎないという最適な状態に設定するというものである。
【００１６】
このために重要なのは、関心血流の流速分布に対して、初期的な流速レンジが適正であるのか或いは適正でない、つまり流速レンジが狭すぎる（上限値が低すぎる）のかをどのように判定するかにある。
【００１７】
この判定及び流速レンジの再調整は、ホストＣＰＵ６により行われ、その動作フローを図２に示している。まず、モニタ８に表示されているカラー流速画像上で、関心血流を含む局所の関心領域が設定される。これは、オペレータが操作卓７のトラックボール等を使って入力される。
【００１８】
次に、この関心領域内に含まれる複数の画素に関する画素値（流速値）が、カラー演算回路３からホストＣＰＵ６に、取り込まれる。ホストＣＰＵ６では、各流速値を、現在の流速レンジの上限値に達して飽和しているか否かを個別に調べ、その飽和している画素数を、所定のしきい値と比較する。このしきい値は、予め設定されている初期値から、オペレータが操作卓７を介して任意に再調整することができるようになっている。
【００１９】
そして、関心領域内の飽和画素数が、しきい値未満のとき、ホストＣＰＵ６は、流速レンジが適当であるという判定を下して、流速レンジの再調整は行わない。一方、関心領域内で飽和画素数が、しきい値以上のとき、ホストＣＰＵ６は、流速レンジが適当でない、つまり関心血流に対して上限値が低すぎるという判定を下し、送受信回路２，カラー演算回路３及びディジタルスキャンコンバータ４を制御してパルス繰り返し周波数ＰＲＦと交互段数Ｎとの少なくとも一方を変えてサンプリング周波数を変更し、それにより上限値を所定値だけ高くして、その分だけ流速レンジを拡大する。なお、この増分幅については、初期値が与えられているが、オペレータが任意の変更することもできる。また、サンプリング周波数は、パルス繰り返し周波数ＰＲＦに比例し、交互段数Ｎに反比例し、一般的には、ＰＲＦ／ｎで与えられる。
【００２０】
このような判定及び流速レンジの再調整は、飽和画素数が、しきい値未満になるまで、つまり飽和画素数がある程度少なくなるまで繰り返され、最終的に関心血流の流速分布に対して、流速レンジが最適に近似する。
本発明は、上述してきたような実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能であることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、流速レンジが適正か否かを、局所領域内の流速値が上限値に達して飽和している画素数によって判定し、その結果に応じて、交互段数とレート周波数の少なくとも一方を変更して流速レンジを拡大するという処理により、流速レンジの適正化をオペレータの手を煩わせることなく自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１のホストＣＰＵによる流速レンジの最適化処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…超音波探触子、
２…送受信回路、
３…カラー演算回路、
４…ディジタルスキャンコンバータ回路、
６…ホストＣＰＵ、
７…操作卓、
８…モニタ。
【図１】
0004077913.tif 000002
【図２】
0004077913.tif 000003