(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象体と超音波信号を送受信するための複数のトランスデューサが２次元的に配列された２次元トランスデューサアレイ；
前記複数のトランスデューサのうち、一部のトランスデューサを駆動して超音波信号を送受信し、前記一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認する音響窓探索部と、
前記確認されたトランスデューサを含む互いに隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを確認する血流探索部と、
前記確認されたステアリングベクトルでビームステアリングを行ってドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号から血流情報を獲得するドップラー処理部と、
を含むことを特徴とする超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項２】
前記音響窓探索部は、前記一部のトランスデューサを同時に駆動することを特徴とする請求項１に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項３】
前記一部のトランスデューサが同時に駆動されるように、前記２次元トランスデューサアレイと連結されるマルチプレクサをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項４】
前記一部のトランスデューサは、前記２次元トランスデューサアレイに散在するように分布されることを特徴とする請求項２に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項５】
前記一部のトランスデューサのそれぞれから送信される超音波信号は、球面波信号であることを特徴とする請求項２に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項６】
前記一部のトランスデューサの数は、可用なチャネル数以下であることを特徴とする請求項２に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項７】
前記血流探索部は、前記検出されたドップラー信号のうち、所定の臨界値よりも大きなドップラー信号に該当する２つ以上のステアリングベクトルを確認することを特徴とする請求項２に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項８】
前記音響窓探索部は、機械学習を通じて前記最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認することを特徴とする請求項２に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置。
【請求項９】
（ａ）対象体と超音波信号を送受信するための複数のトランスデューサが２次元的に配列された２次元トランスデューサアレイの一部のトランスデューサを駆動して超音波信号を送受信し、前記一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出する段階と、
（ｂ）前記検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認する段階と、
（ｃ）前記確認されたトランスデューサを含む互いに隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出する段階と、
（ｄ）前記検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを確認する段階と、
（ｅ）前記確認されたステアリングベクトルでビームステアリングを行ってドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号から血流情報を獲得する段階と、
を含むことを特徴とする超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【請求項１０】
前記一部のトランスデューサは、同時に駆動されることを特徴とする請求項９に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【請求項１１】
前記一部のトランスデューサは、前記２次元トランスデューサアレイに散在するように分布されることを特徴とする請求項１０に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【請求項１２】
前記一部のトランスデューサのそれぞれから送信される超音波信号は、球面波信号であることを特徴とする請求項１０に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【請求項１３】
前記一部のトランスデューサの数は、可用なチャネル数以下であることを特徴とする請求項１０に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【請求項１４】
前記（ｄ）段階は、前記検出されたドップラー信号のうち、所定の臨界値よりも大きなドップラー信号に該当する２つ以上のステアリングベクトルを確認することを特徴とする請求項１０に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【請求項１５】
前記（ｂ）段階は、機械学習を通じて前記最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認することを特徴とする請求項１０に記載の超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断技術に係り、超音波ドップラーを利用した血流測定装置及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、血管内血流の速度測定が疾病の診断のために広く活用されており、血流速度測定には、ドップラー効果（ｄｏｐｐｌｅｒ  ｅｆｆｅｃｔ）を利用した超音波診断システムが広く使われている。
超音波のドップラー効果を利用した血流測定方法は、非侵襲的にリアルタイムに血流速度を測定することができるという特徴を有しているので、現代医学の診断に広く活用されている。
ドップラー効果を利用した超音波診断システムでは、超音波信号を赤血球のような目標物に送信し、目標物から反射した信号を受信した後、目標物の移動による受信信号の周波数偏移を検出して目標物の速度を決定する。
すなわち、特定周波数を有する超音波を人体に入射させ、血管を流れる赤血球によって反射した超音波を検出するが、検出される超音波の周波数は、入射させた超音波の周波数と異なる周波数を有するので、このような周波数の変化量を検出して血流速度を測定する。
超音波信号を用いて血流速度を測定する原理を簡単に説明すれば、超音波プローブを通じて超音波信号を目標物に送信し、目標物から反射する超音波信号を再び超音波プローブを通じて獲得する。
この際、目標物が移動するならば、反射した信号の中心周波数が送信された信号の中心周波数から変化するが、反射した信号の中心周波数の変化量から目標物の移動速度を計算することができる。ここで、目標物の移動速度は、目標物から反射する信号のドップラー変異に比例する。
中風など心血管疾患患者の場合、血管の血流速度を測定して疾病の状態をモニタリングする必要があるが、このために、超音波ドップラーを用いて血流速度を測定する。例えば、経頭蓋ドップラー超音波（Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ、ＴＣＤ）は、２ＭＨｚの低い周波数の超音波を用いて、頭蓋腔内の血管の血流速度及びドップラースペクトル波形を測定する装置である。ＴＣＤは、頭蓋内に超音波を発射し、血管の赤血球によって反射するエコーを分析して、ドップラー変異を速度に変換してドップラースペクトルで表現する。
ところで、一般的に、頭蓋骨は、超音波信号が通過しにくいために、ＴＣＤでは、頭蓋骨のうち、薄い部分（例えば、側頭葉こめかみ付近）である音響窓（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗｉｎｄｏｗ）を通じて血流を測定しなければならない。音響窓は、頭蓋骨のうち、解剖学的に比較的薄くて、超音波信号が容易に通過することができる部位であって、側頭窓（Ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）、眼窩窓（Ｏｒｂｉｔａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）、喉頭下窓（Ｓｕｂｏｃｃｉｐｉｔａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）、顎下窓（Ｓｕｂｍａｎｄｉｂｕｌａ  ｗｉｎｄｏｗ）、下顎後窓（Ｒｅｔｒｏｍａｎｄｉｂｕｌａｒ  ｗｉｎｄｏｗ）などが用いられる。
しかし、音響窓は、その領域が狭く、人ごとに解剖学的な位置が少しずつ異なり、肉眼で確認されないために、使用者の経験に頼って、その位置を探すしかなく、通常試行錯誤を伴う。また、超音波プローブが音響窓に位置するとしても、使用者が血管がある方向を解剖学的によく理解して超音波プローブの方向をその側に向かうようにして初めて正確なドップラー信号が得られる。
したがって、ＴＣＤなどの血流測定は、熟練された専門家のみが行うことができ、患者の動きや姿勢によってリアルタイムで補正が要求されて、測定に長時間と努力とが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、超音波ドップラーを利用した血流測定時に、音響窓と血管方向との探しにかかる時間と努力とを著しく減らしうる超音波ドップラーを利用した血流測定装置及びその動作方法を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、前述した課題に限定されず、言及されていない。さらに他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記技術的課題を解決するための本発明による超音波ドップラーを利用した血流測定装置は、対象体と超音波信号を送受信するための複数のトランスデューサが２次元的に配列された２次元トランスデューサアレイ；前記複数のトランスデューサのうち、一部のトランスデューサを駆動して超音波信号を送受信し、前記一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認する音響窓探索部；前記確認されたトランスデューサを含む互いに隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを確認する血流探索部；及び前記確認されたステアリングベクトルでビームステアリングを行ってドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号から血流情報を獲得するドップラー処理部；を含むことを特徴とする。
【０００５】
前記音響窓探索部は、前記一部のトランスデューサを同時に駆動することができる。
前記超音波ドップラーを利用した血流測定装置は、前記一部のトランスデューサが同時に駆動されるように、前記２次元トランスデューサアレイと連結されるマルチプレクサをさらに含みうる。
前記一部のトランスデューサは、前記２次元トランスデューサアレイに散在するように分布される。
前記一部のトランスデューサのそれぞれから送信される超音波信号は、球面波信号である。
前記一部のトランスデューサの数は、可用なチャネル数以下でもある。
前記血流探索部は、前記検出されたドップラー信号のうち、所定の臨界値よりも大きなドップラー信号に該当する２つ以上のステアリングベクトルを確認することができる。
前記音響窓探索部は、機械学習を通じて前記最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認することができる。
前記技術的課題を解決するための本発明による超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法は、（ａ）対象体と超音波信号を送受信するための複数のトランスデューサが２次元的に配列された２次元トランスデューサアレイの一部のトランスデューサを駆動して超音波信号を送受信し、前記一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出する段階；（ｂ）前記検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認する段階；（ｃ）前記確認されたトランスデューサを含む互いに隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出する段階；（ｄ）前記検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを確認する段階；及び（ｅ）前記確認されたステアリングベクトルでビームステアリングを行ってドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号から血流情報を獲得する段階；を含むことを特徴とする。
前記一部のトランスデューサは、同時に駆動される。
前記一部のトランスデューサは、前記２次元トランスデューサアレイに散在するように分布される。
前記一部のトランスデューサのそれぞれから送信される超音波信号は、球面波信号である。
前記一部のトランスデューサの数は、可用なチャネル数以下でもある。
前記（ｄ）段階は、前記検出されたドップラー信号のうち、所定の臨界値よりも大きなドップラー信号に該当する２つ以上のステアリングベクトルを確認することができる。
前記（ｂ）段階は、機械学習を通じて前記最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認することができる。
【発明の効果】
【０００６】
前記した本発明によれば、超音波ドップラーを利用した血流測定時に、音響窓と血管方向との探しにかかる時間と努力とを著しく減らしうる。
本発明の効果は、前述した効果に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による超音波ドップラーを利用した血流測定装置の構成を示す図面である。
【図２】２次元トランスデューサアレイの一例を示す図面である。
【図３】駆動される一部のトランスデューサと２次元トランスデューサアレイとが配された対象体の音響窓を示す。
【図４】頭蓋骨の音響窓部分の断面を概略的に示す。
【図５】駆動される一部のトランスデューサのそれぞれに対して検出されるドップラー信号の例を示す。
【図６】音響窓上でビームステアリングのために駆動するトランスデューサが選択された例を示す。
【図７】ビームステアリングを通じて得られる幾つかのステアリングベクトルとそのうち、対象体内の血管の血流地点に向けるステアリングベクトルの例を示す。
【図８】本発明の一実施形態による超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。以下、説明及び添付図面で実質的に同じ構成要素は、それぞれ同じ符号で示すことにより、重複説明を省略する。また、本発明を説明するに当って、関連した公知の機能あるいは構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合、それについての詳細な説明は省略する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による超音波ドップラーを利用した血流測定装置の構成を示す。
図１を参照すれば、本実施形態による超音波ドップラーを利用した血流測定装置は、２次元トランスデューサアレイ１１０、マルチプレクサ１２０、送受信部１３０、パールス生成部１４０、信号処理部１５０、ビームステアリング部１６０、プロセッサ１７０、通信部１８０、ディスプレイ装置１９０を含みうる。
【００１０】
２次元トランスデューサアレイ１１０は、対象体と超音波信号を送受信するための複数のトランスデューサが２次元的に配列されたものであって、２次元トランスデューサアレイ１１０に含まれた複数のトランスデューサのそれぞれは、入力された電気信号を超音波信号に変換し、該変換された超音波信号を対象体に送信することができ、対象体から反射した超音波信号を受信し、該受信された超音波信号を電気信号に変換することができる。
【００１１】
マルチプレクサ１２０は、２次元トランスデューサアレイ１１０のトランスデューサのうち、装置が支援するチャネル数（あるいは、それ以下）ほどのトランスデューサを駆動するためのものであって、駆動しようとするトランスデューサを選択し、２次元トランスデューサアレイ１１０とマルチプレクサ１２０後段との信号ライン個数を整合する役割を果たす。すなわち、マルチプレクサ１２０は、超音波信号送信及びエコー信号受信時に２次元トランスデューサアレイ１１０の一部トランスデューサが駆動されるように、当該トランスデューサと送受信部１３０とを連結する。
【００１２】
送受信部１３０は、プロセッサ１７０の制御によって、パルス生成部１４０から生成された高電圧パルス信号をマルチプレクサ１２０を通じて２次元トランスデューサアレイ１１０に伝達するか、２次元トランスデューサアレイ１１０からマルチプレクサ１２０を通じて受信されるアナログエコー信号を信号処理部１５０に伝達する。具体的に、送受信部１３０は、超音波信号送信時にはプロセッサ１７０、ビームステアリング部１６０、パルス生成部１４０からなるＴＸ回路と２次元トランスデューサアレイ１１０とを連結するスイッチング動作を、超音波エコー信号受信時には２次元トランスデューサアレイ１１０と、信号処理部１５０、ビームステアリング部１６０、プロセッサ１７０からなるＲＸ回路と、を連結するスイッチング動作を行う。
【００１３】
パルス生成部１４０は、超音波信号を発生させるために、２次元トランスデューサアレイ１１０（正確には、２次元トランスデューサアレイの一部トランスデューサ）に印加される高電圧パルス信号を生成する。パルス信号は、周波数が、例えば、２ＭＨｚであり、所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ、Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を有する。各トランスデューサに印加される各チャネルのパルス信号には、送信指向性（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を決定するための遅延時間（ｄｅｌａｙ  ｔｉｍｅ）が適用可能である。
【００１４】
信号処理部１５０は、対象体から反射して受信されたアナログエコー信号を処理して超音波データを生成する。信号処理部１５０は、各チャネルごとにエコー信号を増幅し、ノイズを除去し、アナログ−デジタル変換することができる。デジタル変換されたエコー信号には、受信指向性（ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を決定するための遅延時間が適用可能である。
【００１５】
ビームステアリング部１６０は、プロセッサ１７０の制御によって、特定ステアリングベクトル（すなわち、特定距離と特定方向）の関心領域に超音波信号を送信し、エコー信号を獲得するためのビームステアリングを行う。ビームステアリング部１６０は、パルス生成部１４０に送信遅延時間を適用し、信号処理部１５０に受信遅延時間を適用することにより、ビームステアリングを行うことができる。
【００１６】
プロセッサ１７０は、装置を構成する要素、すなわち、マルチプレクサ１２０、送受信部１３０、パルス生成部１４０、信号処理部１５０、ビームステアリング部１６０、通信部１８０などの動作を制御し、超音波データからドップラー信号を検出し、該検出されたドップラー信号に基づいて血流の速度、方向などの血流情報を獲得し、それをカラーまたは波形で表現するドップラー映像を生成することができる。ドップラー映像は、血液の流れを示す血流ドップラー映像（または、カラーフロー映像とも呼ばれる）、組織の動きを示すティッシュドップラー映像、及び対象体の移動速度を波形で表示するスペクトラルドップラー映像などを含みうる。
【００１７】
プロセッサ１７０は、音響窓探索部１７１、血流探索部１７２、ドップラー処理部１７３を含みうる。これらの具体的な動作は、図２の以下をさらに参照して後述する。
通信部１８０は、ディスプレイ装置１９０など他の装置とデータを送受信するためのものであって、プロセッサ１７０の制御によって、血流情報またはドップラー映像をディスプレイ装置１９０に伝送しうる。通信部１８０は、データ伝送のために有線または無線通信方式を使用することができる。有線通信方式としては、ＵＳＢケーブルなどの有線ケーブルを用いてデータを送受信することができる。無線通信方式としては、ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、無線ＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ、Ｗｉ−Ｆｉ（ＷｉＦｉ）、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）などを利用できる。
ディスプレイ装置１９０は、血流情報またはドップラー映像を受信し、それを画面に表示する。ディスプレイ装置１９０は、スマートフォン（ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ）、タブレットＰＣ（ｔａｂｌｅｔ  ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯電話（ｍｏｂｉｌｅ  ｐｈｏｎｅ）、画像電話機、電子ブックリーダー機（ｅ−ｂｏｏｋ  ｒｅａｄｅｒ）、デスクトップＰＣ（ｄｅｓｋｔｏｐ  ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ラップトップＰＣ（ｌａｐｔｏｐ  ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ネットブックコンピュータ（ｎｅｔｂｏｏｋ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ワークステーション（ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ＰＭＰ（ｐｏｒｔａｂｌｅ  ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｐｌａｙｅｒ）などを含みうる。
また、通信部１８０は、有線または無線でネットワークと連結されて外部デバイスやサーバと通信することもできる。通信部１８０は、医療映像情報システム（ＰＡＣＳ、Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）を通じて連結された病院サーバや病院内の他の医療装置とデータを送受信することができる。また、通信部１８０は、医療用デジタル映像及び通信（ＤＩＣＯＭ、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）標準によってデータ通信することができる。さらに、通信部１８０は、病院内のサーバや医療装置だけではなく、医師や患者または保護者の携帯用端末とデータ通信を行うこともできる。
【００１８】
図２は、２次元トランスデューサアレイ１１０の一例を示す。例えば、２次元トランスデューサアレイ１１０は、示したように、Ｍ個の行とＮ個の列とで配列されたＭ×Ｎ個のトランスデューサ１１００を含みうる。ここで、Ｍ、Ｎは、同じ数でも、異なる数でもある。
装置がＫ個のチャネルを支援するとすれば、マルチプレクサ１２０は、送受信部１３０とＫ個の信号ラインを通じて連結され、２次元トランスデューサアレイ１１０とＭ×Ｎ個の信号ラインを通じて連結される。Ｍ×Ｎ個の信号ラインは、それぞれ２次元トランスデューサアレイ１１０に含まれたそれぞれのトランスデューサ１１００に対応する。マルチプレクサ１２０は、プロセッサ１７０の制御によって、Ｍ×Ｎ個の信号ラインのうち、駆動するトランスデューサに該当する信号ラインをＫ個の信号ラインと連結するスイッチング動作を行うことにより、要求されるＫ個（または、それ以下）のトランスデューサを駆動することができる。
【００１９】
音響窓探索部１７１は、２次元トランスデューサアレイ１１０のトランスデューサのうち、一部のトランスデューサを同時に駆動して超音波信号を送受信し、駆動される一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出する。この際、駆動されるそれぞれのトランスデューサによって送信される超音波信号は、指向性がないか、少ない球面波信号になる。そして、音響窓探索部１７１は、検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認して、このトランスデューサを音響窓に位置したトランスデューサと見なす。
図３は、音響窓探索部１７１によって駆動される一部のトランスデューサと２次元トランスデューサアレイ１１０とが配された対象体の音響窓を示し、図４は、頭蓋骨の音響窓部分の断面を概略的に示す。
【００２０】
図４を参照すれば、超音波信号は、頭蓋骨ほとんどの厚い骨部分ではほとんど反射して、その内側深さまで到達しないが、骨が薄い側頭葉こめかみ付近のように周辺と比較して薄い部分である音響窓（Ｗ）領域は、超音波信号が通過して血管（Ｐ）まで到達することができる。
音響窓探索部１７１は、２次元トランスデューサアレイ１１０のトランスデューサのうち、可用なチャネル数内で比較的均一であり、散在するように分布されるように駆動するトランスデューサを選択することができる。図３では、例えば、９個のチャネルに対応する９個のトランスデューサ（１１０１、１１０２、．．．、１１０９）が選択された場合を示す。
【００２１】
図３の例において、音響窓（Ｗ）は（実際には見えない）、示したように、トランスデューサ１１０４とトランスデューサ１１０５とにわたって位置し、トランスデューサ１１０４が音響窓（Ｗ）のさらに多い部分と重なる。
トランスデューサ１１０４、１１０５によって送信される超音波信号は、音響窓（Ｗ）を通過するので、超音波信号が血管の血流に反射すれば、ドップラー信号が検出される。ここで、送信される超音波信号は、指向性がないか、少ないので、血管が音響窓（Ｗ）の真下を通らなくても、ドップラー信号が検出される。しかし、トランスデューサ１１０１、１１０２、１１０３、１１０６、１１０７、１１０８、１１０９から送信される超音波信号は、音響窓（Ｗ）を通過することができないために、血管の血流まで至ることができないので、ドップラー信号が検出されない。
【００２２】
図５は、９個のチャネル、すなわち、９個のトランスデューサ（１１０１、１１０２、．．．、１１０９）のそれぞれに対して検出されるドップラー信号を示す。図５を参照すれば、４番チャネルで最も大きな強度のドップラー信号が検出され、５番チャネルでは、ドップラー信号が検出されるが、４番チャネルよりは小さな強度のドップラー信号が検出される。これは、４番チャネルに該当するトランスデューサ１１０４が５番チャネルに該当するトランスデューサ１１０５よりも音響窓（Ｗ）のさらに多い部分と重なるためである。
したがって、音響窓探索部１７１は、最大強度のドップラー信号に該当する４番チャネルのトランスデューサ１１０４を音響窓（Ｗ）に位置したトランスデューサと見なす。
音響窓探索部１７１は、前記のような動作を通じて一回に音響窓の位置を探すこともできるが、必要に応じて、駆動するトランスデューサを変更しながら複数回にわたって最適の音響窓を探すこともできる。例えば、ドップラー信号強度の臨界値を定め、検出されるドップラー信号がいずれも臨界値よりも小さければ、トランスデューサを変更（例えば、それぞれをシフトするか、既に選択したものを除き、再び選択）して、再び超音波信号を送受信することにより、臨界値よりも大きなドップラー信号が検出されるトランスデューサを探すことができる。
【００２３】
一方、一般的に、ドップラー信号は、信号対雑音比が良くなく、単一トランスデューサによる超音波信号は、信号強度が比較的微弱なので、最適の音響窓を探すために、例えば、ＣＮＮ（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のような機械学習アルゴリズムを利用することもできる。例えば、音響窓の位置が知られた多数の患者サンプルを対象にして図５のようなドップラー信号のパターンを得て、このデータで機械学習を通じて最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認することができる。
【００２４】
音響窓探索部１７１によって音響窓の位置（すなわち、音響窓上のトランスデューサ）が確認されれば、血流探索部１７２は、当該トランスデューサを含む互いに隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出する。そして、血流探索部１７２は、検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを血管の血流が通る地点のステアリングベクトルで確認する。
図６は、図３の９個のトランスデューサ（１１０１、１１０２、．．．、１１０９）のうち、トランスデューサ１１０４が音響窓（Ｗ）上に位置するトランスデューサと確認されることによって、トランスデューサ１１０４を含む互いに隣接したトランスデューサ（１１０４、１１１０、１１１１、．．．、１１１７）がビームステアリングのために駆動するトランスデューサで選択された場合を示す。図６の例は、トランスデューサ１１０４の中心点がビームステアリング（すなわち、ステアリングベクトル）の中心点（Ｏ）になった場合であるが、トランスデューサの形状（例えば、三角形、六角形など多様な形状になりうる）であるが、配列によっては、トランスデューサ間の特定地点が中心点にもなりうる。
【００２５】
図７は、図６のトランスデューサ（１１０４、１１１０、１１１１、．．．、１１１７）でビームステアリングを行って得られる幾つかのステアリングベクトル（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、．．．）と対象体内の血管（Ｐ）とを示す。例えば、ＴＣＤの場合、血管（Ｐ）は、中大脳動脈（ｍｉｄｄｌｅ  ｃｅｒｅｂｒａｌ  ａｒｔｅｒｙ）、前大脳動脈（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｃｅｒｅｂｒａｌ  ａｒｔｅｒｙ）、後大脳動脈（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  ｃｅｒｅｂｒａｌ  ａｒｔｅｒｙ）、眼動脈（ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  ａｒｔｅｒｙ）、椎骨動脈（ｖｅｒｔｅｂｒａｌ  ａｒｔｅｒｙ）、基底動脈（ｂａｓｉｌａｒ  ａｒｔｅｒｙ）などになりうる。図７を参照すれば、ステアリングベクトル（Ｖ２）が血管（Ｐ）内の血流が通る地点のステアリングベクトルなので、ステアリングベクトル（Ｖ２）で最も大きな強度のドップラー信号が検出される。
したがって、血流探索部１７２は、最も大きな強度のドップラー信号が検出されるステアリングベクトル（Ｖ２）を血管（Ｐ）内の血流が通る地点のステアリングベクトルで確認する。
【００２６】
血流探索部１７２によって血管内の血流が通る地点のステアリングベクトルが確認されれば、ドップラー処理部１７３は、当該ステアリングベクトルでビームステアリングを行って当該ステアリングベクトルで超音波信号を送受信することにより、ドップラー信号を検出する。そして、ドップラー処理部１７３は、検出されるドップラー信号から血流の速度、方向などの血流情報を獲得し、それをカラーまたは波形で表現するドップラー映像を生成することができる。
【００２７】
血流探索部１７２の前記のような血流を探索する動作は、一回に留まらず、反復的、持続的に行われることにより、リアルタイムで血流を追跡することもできる。それにより、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトル、すなわち、血流が通る地点のステアリングベクトルが変更されれば、ドップラー処理部１７３は、変更されたステアリングベクトルでビームステアリングを行ってドップラー信号を検出することができる。
また、血流探索部１７２は、前記のように最も大きな強度のドップラー信号に該当する１つのステアリングベクトルを探すこともできるが、血管は２つ以上であるので、ドップラー信号強度の臨界値を定め、臨界値よりも大きなドップラー信号に該当する２つ以上のステアリングベクトルを探すことにより、２つ以上の血管の血流を探索することもできる。この場合、ドップラー処理部１７３は、それぞれのステアリングベクトルで超音波信号を送受信することにより、２つ以上の血管の血流情報を獲得することもできる。
【００２８】
本発明の実施形態による超音波ドップラーを利用した血流測定装置の一部は、パッチ形態で製作されて患者の測定部位に付着される。例えば、患者の測定部位に付着するためのパッチは、２次元トランスデューサアレイ１１０、マルチプレクサ１２０、送受信部１３０、パルス生成部１４０、信号処理部１５０、ビームステアリング部１６０を備え、パッチと有線または無線で連結される別途のセットトップボックスがプロセッサ１７０、通信部１８０などを備えることができる。ディスプレイ装置１９０は、セットトップボックスに一体型に備えられてもよく、スマートフォンのような外部装置がディスプレイ装置１９０として使われることもある。
【００２９】
図８は、本発明の一実施形態による超音波ドップラーを利用した血流測定装置の動作方法を示すフローチャートである。本実施形態による動作方法は、前述した超音波ドップラーを利用した血流測定装置で処理される段階からなるので、以下、省略された内容であるとしても、超音波ドップラーを利用した血流測定装置に関して前述した内容は、本実施形態による動作方法にも適用される。
７１０段階で、２次元トランスデューサアレイ１１０のトランスデューサのうち、一部のトランスデューサを同時に駆動して超音波信号を送受信し、駆動される一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出する。
７２０段階で、検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認する。
７３０段階で、確認されたトランスデューサを含む互いに隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出する。
７４０段階で、検出されたドップラー信号のうち、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを確認する。
７５０段階で、確認されたステアリングベクトルでビームステアリングを行って当該ステアリングベクトルで超音波信号を送受信することにより、ドップラー信号を検出する。
７６０段階で、検出されるドップラー信号から血流の速度、方向などの血流情報を獲得する。
【００３０】
本発明の実施形態は、機能的なブロック構成及び多様な処理段階で表われうる。このような機能ブロックは、特定機能を実行する多様な個数のハードウェアまたは／及びソフトウェア構成として具現可能である。例えば、実施形態は、１つ以上のマイクロプロセッサの制御または他の制御装置によって多様な機能を実行するメモリ、プロセッシング、ロジック（ｌｏｇｉｃ）、ルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ  ｔａｂｌｅ）のような集積回路構成を採用することができる。本発明での構成要素が、ソフトウェアプログラミングまたはソフトウェア要素で実行可能なものと同様に、実施形態は、データ構造、プロセス、ルーチンまたは他のプログラミング構成の組合わせで具現される多様なアルゴリズムを含み、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ、アセンブラー（ａｓｓｅｍｂｌｅｒ）のようなプログラミングまたはスクリプト言語として具現可能である。機能的な側面は、１つ以上のプロセッサで実行されるアルゴリズムとして具現可能である。また、実施形態は、電子的な環境設定、信号処理、及び／またはデータ処理などのために、従来技術を採用することができる。「メカニズム」、「要素」、「手段」、「構成」のような用語は、広く使われ、機械的であり、物理的な構成として限定されるものではない。前記用語は、プロセッサなどと連携してソフトウェアの一連の処理（ｒｏｕｔｉｎｅｓ）の意味を含みうる。
【００３１】
実施形態で説明する特定実行は、一実施形態であって、如何なる方法でも実施形態の範囲を限定するものではない。明細書の簡潔のために、従来の電子的な構成、制御システム、ソフトウェア、前記システムの他の機能的な側面の記載は省略される。また、図面に示された構成要素間の線の連結または連結部材は、機能的な連結及び／または物理的または回路的連結を例示的に示したものであって、実際の装置では、代替可能であるか、追加の多様な機能的な連結、物理的な連結、または回路連結として表われうる。また、「必須的な」、「重要に」のように具体的な言及がなければ、本発明の適用のために必ずしも必要な構成要素ではない。
【００３２】
以上、本発明について、その望ましい実施形態を中心に説明した。当業者ならば、本発明が、本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態として具現可能であるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差異点は、本発明に含まれたと解釈しなければならない。
【要約】      （修正有）【課題】超音波ドップラーを利用した血流測定装置及びその動作方法を提供する。【解決手段】本発明による超音波ドップラーを利用した血流測定装置は、超音波信号を送受信する複数のトランスデューサが２次元的に配列された２次元トランスデューサアレイ；一部のトランスデューサを駆動して超音波信号を送受信し、一部のトランスデューサのそれぞれに対してドップラー信号を検出し、最大強度のドップラー信号に該当するトランスデューサを確認する音響窓探索部；確認されたトランスデューサを含む隣接した複数個のトランスデューサでビームステアリングによって複数のステアリングベクトルのそれぞれに対するドップラー信号を検出し、最大強度のドップラー信号に該当するステアリングベクトルを確認する血流探索部；及び確認されたステアリングベクトルでビームステアリングを行ってドップラー信号を検出し、血流情報を獲得するドップラー処理部；を含む。【選択図】図１【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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【図７】
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【図８】
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