(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を超音波に変換して送波しおよび受波した超音波を電気信号に変換して出力する変換手段と、該変換手段に所定周波数のキャリアの送信信号を送るとともに該変換手段からの受信信号を受ける送受信手段と、該送受信手段からの受信信号の強度を求める手段と、該信号強度の積分平均値を求める手段と、該積分平均値をしきい値とし受信信号強度がこのしきい値を超えたとき上記受信信号の後段への伝達を阻止する手段と、上記受信信号のキャリアの周波数偏移を求めて画像化する手段とを具え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】
この発明は、被検体内の超音波画像情報を得る超音波診断装置に関し、とくに超音波ドプラ効果を利用して被検体内の流体運動を画像化する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、生体などの被検体に対して、超音波ビームを間欠的にあるいは連続的に放射し、そのドプラ効果を利用して流体運動をする血流や体液流などの状態を画像情報として取得し、これを表示する機能を持つ超音波診断装置が広く知られている。これは、超音波が動く物体に当たって反射するとき、反射エコーの周波数がその動く物体の速度に対応して変化するというドプラ効果を利用したものであり、超音波ビームのキャリアの周波数の偏移として流体の運動情報を得るというものである。
【０００３】
このようなドプラ検出機能を有する超音波診断装置は、一般的には図３に示すように構成される。プローブ（探触子）１１は、超音波を送受信するためのトランスデューサであり、送受信回路１２からの電気信号によって駆動されて超音波を被検体内に放射し、被検体内で反射した反射エコーが戻ってくるとそれに応じた電気信号（受信信号）を出力する。この受信信号はＡ／Ｄ変換回路１３によってデジタル信号に変換された後、送信した超音波のキャリアの周波数を参照周波数とする複素検波回路１４によって複素検波され、Ｉ成分の信号とＱ成分の信号とが得られる。これらＩ，Ｑの信号はクラッタ除去回路１５に送られて流体以外の信号成分が低減された後、周波数分析回路１６に送られる。この周波数分析回路１６では、キャリア周波数の偏移が検出され、これが画像化回路１７に送られて映像化され、画像表示装置１８によって表示される。
【０００４】
クラッタというのは血管壁成分などの信号であり、たとえば図２に示すようなピークａ，ｂである。この図２は受信信号、つまり受信信号の信号強度を時間軸方向に並べたものである。この図２では血管壁成分がピークａ，ｂとなって現れており、その間の部分ｃが血流成分を表す。これらクラッタ成分を除去しないと、血管壁などの信号強度の大きい、血流以外の成分が画像化されてしまい、アーティファクト（偽像）となって現れ、診断に悪影響を及ぼす。
【０００５】
クラッタ除去回路としては、つぎのようなものがよく知られている。すなわち、同じ位置からの受信信号を複数回受信し、その信号列をハイパスフィルタを通してＤＣ付近のクラッタ成分と推定される成分を除去するものや、周波数分析した後の信号に対して、指定した周波数偏移よりも小さい偏移両を持つ信号を０とすることにより除去するものなどが知られている。また、血管壁などからのクラッタ成分の信号強度は一般に非常に大きいため、その信号強度を検出し、あらかじめ定めておいた信号強度よりも大きなものは除去するというクラッタ除去回路もよく知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、あらかじめ定めておいた信号強度よりも大きな信号を除去するというクラッタ除去回路の場合、そのしきい値となる信号強度を決定することが難しいという問題がある。加えて、個々の装置ごとの差異や、他の回路で設定したゲインなどによって最適なしきい値が変わってしまうということもある。そのために調整や制御に困難性がある。
【０００７】
この発明は、上記に鑑み、しきい値を自動的に定めることができてマニュアルでの調整が不要で、かつ他の回路のゲインを変えたときでも再調整の必要がなく、個々の装置ごとの差異などにも影響されずに、クラッタを効果的に除去することができるように改善した、超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明による超音波診断装置においては、電気信号を超音波に変換して送波しおよび受波した超音波を電気信号に変換して出力する変換手段と、該変換手段に所定周波数のキャリアの送信信号を送るとともに該変換手段からの受信信号を受ける送受信手段と、該送受信手段からの受信信号の強度を求める手段と、該信号強度の積分平均値を求める手段と、該積分平均値をしきい値とし受信信号強度がこのしきい値を超えたとき上記受信信号の後段への伝達を阻止する手段と、上記受信信号のキャリアの周波数偏移を求めて画像化する手段とが備えられることが特徴となっている。
【０００９】
受信信号強度がしきい値を超えたとき受信信号が後段へ伝達されることが阻止され、これによってクラッタが除去されるが、そのしきい値は、受信信号の強度の積分平均値から得ている。そのため、しきい値が自動的に求められることとなり、マニュアルでの調整作業などは不要となる。そして自動的に求められるしきい値は、受信信号の強度の積分平均値から得ているため、個々の装置ごとに自動的に求められることとなり、装置ごとの差異に応じてマニュアルで調整する必要がなくなる。また、他の回路でゲインを変えたような場合も、それに自動的に対応するので、調整の必要がない。
【００１０】
【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。この発明にかかる超音波診断装置は、図１に示すように、プローブ（探触子）１１と送受信回路１２とを備える。プローブ１１は、超音波を送受信するためのトランスデューサであり、送受信回路１２からの電気信号によって駆動されて超音波を被検体内に放射し、被検体内で反射した反射エコーが戻ってくるとそれに応じた電気信号（受信信号）を出力する。この受信信号はＡ／Ｄ変換回路１３によってデジタル信号に変換された後、送信した超音波のキャリアの周波数を参照周波数とする複素検波回路１４によって複素検波され、Ｉ成分の信号とＱ成分の信号とが得られる。これらＩ，Ｑの信号はクラッタ除去回路１５に送られて流体以外の信号成分が低減された後、周波数分析回路１６に送られる。この周波数分析回路１６では、キャリア周波数の偏移が検出され、これが画像化回路１７に送られて映像化され、画像表示装置１８によって表示される。
【００１１】
以上の構成は図３と同様であるが、この発明によると、複素検波回路１４とクラッタ除去回路１５との間に、血管壁などからのクラッタ成分を取り除くための血管壁クラッタ除去回路２０が設けられている。この血管壁クラッタ除去回路２０は、所定の信号に関してスイッチを開けてその信号の通過を阻止するスイッチ回路２１とこのスイッチ回路２１をコントロールするための回路とを備える。すなわち、信号強度演算回路２２と、積分回路２３と、コンパレータ２５と、必要に応じて挿入される遅延回路２４とによりスイッチ回路２１を制御する。
【００１２】
信号強度演算回路２２は、複素検波されたＩ成分の信号とＱ成分の信号とから信号強度を計算する。この信号強度を時間軸方向に並べれば図２のようになる。こうして求められた信号強度信号は積分回路２３によって積分され、この積分回路２３からは、積分値をその時間分で割った積分平均値信号が出力される。この積分平均値信号は、必要ならば遅延回路２４を経て、あるいはダイレクトにコンパレータ２５に送られ、信号強度演算回路２２から出力されている信号強度信号と比較される。積分平均値信号がしきい値として用いられ、信号強度演算回路２２からの信号強度信号がこのしきい値よりも大きい場合にスイッチ回路２１がそのスイッチを開けて信号の伝達を阻止し、逆の場合にスイッチを閉じて信号を伝達する。
【００１３】
１つの超音波パルスを送波したとき１つの反射エコーが生じるが、その反射エコーの時間的に最初に到達したものは被検体の浅い部分で反射したものであり、時間的に遅れて到達するものほど深い部分で反射したものとなる。そのため、信号強度の時間軸方向の分布である、図２に示すような信号強度信号は、被検体の深さ方向での反射エコー強度分布といえる。血管は血管壁を有しておりその中に血液が流れているため、血管を貫くような超音波ビームを用いると、図２に示すように、２つの血管壁成分ａ，ｂの間に血流成分ｃが挟まれて現れる。この血管壁成分（クラッタ成分）ａ，ｂは非常に大きなピークを形成しているが、血流成分ｃは比較的小さいものとなっている。
【００１４】
１パルス分の受信信号について信号強度を求めてその時間積分を得、さらにそれの平均を求めると図２に示すような積分平均値ｄが得られる。一般的には同一位置の１ラインの超音波ビームにつき複数回（８回〜１６回）のパルス送受を行うので、その第１回目のパルス送受につきこの積分平均値ｄを求め、この値ｄをしきい値とし、第２回目以降信号強度演算回路２２から出力される信号強度信号がしきい値を超えたかをコンパレータ２５で求め、後者が前者よりも大きいときその信号伝達を阻止する。これにより、血管壁成分ａ，ｂなどの大きなクラッタ成分を除去することができる。
【００１５】
こうして、血管壁クラッタ除去回路２０によって血管壁などのクラッタが除去されるので、クラッタ除去回路１５は他のクラッタを除去するのに適切なハイパスフィルタなどの従来から用いられている構成を採用することができる。
【００１６】
演算速度などの問題がある場合は、積分回路２３からの積分平均値信号を遅延回路２４によって遅延させて、つぎの位置の１ラインの超音波ビームに関して得た受信信号に適用する。隣り合ったラインは、被検体中で空間的に隣り合っているためほぼ同一構造の部分を貫くと推定できるので、実用的に十分な近似値として使用できる。さらに、演算速度が十分に速い場合は複数ライン分の積分平均値を求めて、これをしきい値として使用してもよい。これにより、被検体中の空間的な構造によりフィットした適切なしきい値とすることができる。
【００１７】
このように信号強度信号を積分平均してしきい値を求め、これを超える信号の伝達を阻止して、信号強度の大きな血管壁成分などのクラッタを除去しているので、最適なしきい値の設定が自動的になされ、しきい値の設定に手間がかかることがなくなり、しかも個々の装置ごとに最適なしきい値が得られるため個々の装置によってしきい値をマニュアルで変えるというような調整作業も不要となる。また、他の回路のゲインが変わっても、それに応じて信号強度の積分平均値も自動的に変わるので、同じく調整作業は不要である。
【００１８】
なお、場合によっては信号強度の積分平均値をそのまましきい値として用いると、しきい値の方が血流成分の強度よりも小さくなって、血流成分の信号が除去されてしまう不都合が生じることもある。また、ある部分のクラッタがあまりにも大きい場合積分平均値が大きくなりすぎて、他のクラッタの信号強度を超えるようになり、そのクラッタの除去ができないこともある。これらに備えて、積分回路２３から得られる積分平均値に、あらかじめ設定しておいた補正値を掛け合わせて、適宜しきい値を補整することも可能である。
【００１９】
その他、この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できる。
【００２０】
以上説明したようにこの発明による超音波診断装置によれば、しきい値は自動的に定められるので、マニュアルによる調整作業はほぼ必要なしに、つねに良好なクラッタ除去を行うことができる。他の回路のゲインを変えたときでも再調整の必要はない。また、個々の装置ごとの差異などに応じてマニュアルで調整する必要もないので、装置ごとの調整工数の削減も可能である。
【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】受信信号の強度分布を表すタイムチャート。
【図３】従来例のブロック図。
【符号の説明】
１１    プローブ
１２    送受信回路
１３    Ａ／Ｄ変換回路
１４    複素検波回路
１５    クラッタ除去回路
１６    周波数分析回路
１７    画像化回路
１８    画像表示装置
２０    血管壁クラッタ除去回路
２１    スイッチ回路
２２    信号強度演算回路
２３    積分回路
２４    遅延回路
２５    コンパレータ
【図１】
0004292677.tif 000002
【図２】
0004292677.tif 000003
【図３】
0004292677.tif 000004