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JP3578680B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、生体内の超音波エコー信号から血流速度や血管壁の運動速度を表示する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
動脈硬化診断を目的とした頸動脈の超音波診断は、現在の汎用超音波診断装置の主要機能であるBモード機能、Mモード機能を用いた形状診断、FFTドプラ機能、カラードプラ機能を用いた血流速度診断の結果を用いて行っている。
【0003】
Bモード機能では、血管内径の評価、血管壁厚の評価、隆起病変の評価が行われ、Mモード機能では、時間的な血管径の変化の評価が行われ、FFTドプラ機能とカラードプラ機能では、隆起病変による血管狭窄部位の血流速度の評価が行われる。
【0004】
Bモード機能を用いた隆起病変の評価においては、隆起病変の存在や大きさの観測と、モニタに表示される超音波エコー画像の輝度から、病変の性状を判断することが行われている。しかし、Bモード機能を用いた評価法では、主に血栓による隆起病変のような輝度の低いものは発見しにくく、輝度により性状を判断しているために、定量的に評価できないという問題がある。
【0005】
組織性状診断を目的とした超音波診断装置の機能として、第一に、特開平9−313485号公報に開示されているように、組織ドプライメージングを用いたものがあげられるが、超音波プローブに対する組織の運動を計測するため、組織全体の運動の中で、機能が停止して運動していない部分の検出が難しい。また、生体からの超音波エコー信号は組織だけでなく、血流からのエコー信号が含まれているが、組織ドプライメージングでは、超音波エコー信号のドプラ偏移周波数について位相検波した信号について、組織運動以外の不要なドプラ成分を除去しているため、組織の運動速度と血流速度を同一の超音波の送受信で行うことができない。
【0006】
同様な組織性状診断を目的とした超音波診断装置の機能として、第二に、特開平10−5226号公報に開示されているように、超音波エコーの検波出力信号の振幅と位相の情報から、最小二乗法を用いて、対象の瞬時的な位置を決定することによって、高精度なトラッキングを行い、拍動などによって大きく動いている組織の中の微小運動を計測することができる利点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波診断装置では、血管内の隆起病変を診断する際に隆起病変の性状を知ることはできるが、同一の超音波の送受信では隆起病変部を流れる血流の速度を知ることができないという問題があった。
【0008】
本発明は、このような課題を解決するものであり、生体組織からの超音波エコーの成分と血流からの成分を分離して、組織の微小運動速度と血流速度の計測を同一の超音波の送受信で同時に行うことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、超音波診断装置を、超音波プローブから生体内に超音波を送信する送信手段と、生体内から得られた超音波エコーを受信する受信手段と、超音波の送受信の音響線方向を制御する遅延制御手段と、超音波エコーを位相検波する位相検波手段と、位相検波した信号から組織からの超音波エコー成分を除去するフィルタと、位相検波した信号から血流からの超音波エコー成分を除去するフィルタと、組織からの超音波エコー成分を除去した信号と血流からの超音波エコー成分を除去した信号を比較する検波信号比較手段と、位相検波した信号から血流速度を演算する血流速度演算手段と、位相検波した信号から血管壁を主とする組織の運動速度を演算する組織運動速度演算手段と、血流速度と血管壁を主とする組織の運動速度を表示する表示手段とを具備し、検波信号比較手段からの比較結果に基いて、組織からの超音波エコー成分を除去した信号の位相と血流からの超音波エコー成分を除去した信号の位相がそれぞれ分離できるように遅延制御手段により超音波送受信の音響線の向きを制御する構成とした。
【0010】
このように構成したことにより、ユーザが容易に音響線の偏向角度を確認することができ、血流からの超音波エコーと血管壁を主とする組織からの超音波エコーから、血流速度と血管壁を主とした組織の運動速度を同時に計測することができる。
【0011】
また、血流からの位相検波信号から血流速度演算手段で演算した結果と、血管壁を主とする組織からの位相検波信号を組織運動速度演算手段で演算した結果を、DSC(デジタル・スキャン・コンバータ)で映像信号に変換し、Bモード画像と併せてモニタに表示する構成とした。このように構成したことにより、ユーザが容易に音響線の偏向角度を確認することができ、断面像上で血流速度および血管を主とする組織の運動速度が把握できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図8を参照しながら詳細に説明する。
【0013】
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態は、組織からの超音波エコー成分を除去した信号の位相と、血流からの超音波エコー成分を除去した信号の位相が、それぞれ分離できるように、遅延制御部で超音波送受信の音響線の向きを制御する超音波診断装置である。
【0014】
図1は、本発明の第1の実施の形態における超音波診断装置の構成を示す機能ブロック図である。図1において、超音波プローブ1は、電気信号を超音波に変換して生体へ送信する手段である。超音波送受信部2は、超音波プローブを介して生体への超音波の送受信を行う手段である。遅延制御部3は、送信の遅延制御を行う手段である。位相検波部4は、受信信号を位相検波する手段である。フィルタ5、6は、用途に応じて遮断周波数を設定できるフィルタである。検波信号比較部7は、位相あるいは振幅等を比較する手段である。血流速度演算部8は、血流速度を演算する手段である。組織運動速度演算部9は、血管壁の運動速度を演算する手段である。検波部10は、受信信号を包絡線検波する手段である。DSC12は、映像信号に変換する手段である。表示制御部13は、映像信号を表示信号に変換する手段である。モニタ14は、表示信号を表示する装置である。
【0015】
上記のように構成された本発明の第1の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。超音波プローブ1は、生体への超音波の送受信を行う。超音波の送信は、超音波診断装置本体18の遅延制御部3により送信の遅延制御を行った後、送受信部2を経て、超音波プローブ1で電気信号を超音波に変換し、生体へ送信する。生体から得られた超音波エコーは、超音波プローブ1で電気信号に変換し、超音波送受信部2、遅延制御部3を経て、検波部10と位相検波部4に入力される。
【0016】
検波部10では、受信信号を包絡線検波し、包絡線検波した信号は、DSC12で映像信号に変換し、表示制御部13を経て、モニタ14に出力される。位相検波部4では、受信信号を位相検波する。フィルタ5、フィルタ6において、主に血流からの超音波エコー成分を除去した信号と、主に組織からの超音波エコー成分を除去した信号に分離する。検波信号比較部7を経て、DSC12で映像信号に変換し、表示制御部13を経て、モニタ14に出力される。
【0017】
フィルタ5、フィルタ6は基本的に同じ機能のものであり、用途に応じて遮断周波数を設定することができるものである。図2は、フィルタ5、フィルタ6の特性を示す図である。生体からの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)20、21は、組織からのものでは小さく、血流からのものでは大きい。図2では、ハイパスフィルタ(HPF)によって、組織からの超音波エコー成分を除去し血流からのドプラ信号を取り出し、ローパスフィルタ(LPF)によって、血流からの超音波エコー成分を除去し、組織からのドプラ信号を抽出する例を合わせて示している。しかし、生体からの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分は、組織からのものと血流からのものを分離できない場合もあるので、フィルタ5、フィルタ6の遮断周波数を任意に設定できるようにしても良い。
【0018】
図3に、超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分に応じて、LPFの遮断周波数を任意に設定する例を示す。図3では、LPFの例を示したが、HPFでも同様な設定が可能である。また、血流からの超音波エコーの振幅が小さいことを利用して、あるレベルの閾値で血流からの超音波エコー成分を除去しても良い。
【0019】
フィルタ5、フィルタ6によって、血流による超音波エコー成分と、組織による超音波エコー成分に分離された信号は、検波信号比較部7で、位相あるいは振幅等を比較される。比較結果から、血流による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分と組織による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分の双方が分離して検出できるように、遅延制御手段3により、超音波送受信の音響線の向きを制御する。直交する血流の方向と血管壁の運動を同時に計測可能となる超音波送受信の音響線方向に、超音波プローブから送信する音響線の向きを制御する。
【0020】
上記のように、本発明の第1の実施の形態では、超音波診断装置を、組織からの超音波エコー成分を除去した信号の位相と、血流からの超音波エコー成分を除去した信号の位相が、それぞれ分離できるように、遅延制御部で超音波送受信の音響線の向きを制御する構成としたので、血流による超音波エコー成分と、組織による超音波エコー成分を分離して測定できる。
【0021】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態は、検波信号比較部からの比較結果に基いて、組織からの超音波エコー成分を除去した信号と、血流からの超音波エコー成分を除去した信号が分離するように、遅延制御部により超音波送受信の音響線の向きを制御して観測する超音波診断装置である。
【0022】
本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の構成は、図1と同じである。図4(a)は、本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の超音波音響線の方向を偏向させた状態を示す図であり、図4(b)は、得られる超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)を示す図である。図5(a)は、超音波音響線の方向が血流の方向と直交する場合の例を示す図であり、図5(b)は、そのときの超音波エコー位相シフト(ドプラシフト)の例を示す図である。図6(a)は、超音波音響線の偏向角度を大きくした場合の例を示す図であり、図6(b)は、そのときの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す図である。図7は、体表に対して血管が平行でない場合の計測の模式図である。
【0023】
上記のように構成された本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。図1の超音波診断装置において、血流速度と組織の運動速度を同時に測定する場合は、生体からの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)が分れるように超音波音響線の方向を偏向させることにより、直交する血流の方向と血管壁の運動による、超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)を同時に計測することができる。図4に、超音波音響線の方向を偏向する(血管の長手方向及び血流の垂直方向に対し、超音波プローブから送信する超音波送受信の音響線の向きを傾ける)例と、得られる超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す。
【0024】
超音波プローブ1から送受信される超音波の音響線方向が、血管壁の運動方向と同じ場合、超音波音響線方向と血流の方向が直交するために、血流からの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)は計測できない。図5に、超音波音響線の方向が血流の方向と直交する場合の例と、そのときの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す。
【0025】
また、超音波プローブ1から送受信される超音波の音響線方向が、なるべく血流の方向と同じになるように偏向した場合、血管壁の運動による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)は微小になり、計測できない。図6に、超音波音響線の偏向角度を大きくした場合の例と、そのときの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す。
【0026】
検波信号比較部7は、血管壁の運動による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分と、血流による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分を比較し、それぞれが位相シフト(ドプラシフト)成分を検出できる超音波送受信の音響線の偏向角度を、遅延制御部3に伝えるものである。図7に示すように、体表に対して血管が平行でない場合に非常に有用である。
【0027】
なお、血管壁の運動による超音波エコーと、血流による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の他に、周波数スペクトルの振幅等も含めて比較しても良い。また、超音波送受信の音響線の方向をBモード画像に図示し、ユーザが容易に修正できるようにしても良い。
【0028】
上記のように、本発明の第2の実施の形態では、超音波診断装置を、検波信号比較部からの比較結果に基いて、組織からの超音波エコー成分を除去した信号と、血流からの超音波エコー成分を除去した信号が分離するように、遅延制御部により超音波送受信の音響線の向きを制御して観測する構成としたので、組織の微小運動速度と血流速度の計測を同時に行うことができる。
【0029】
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態は、血流速度と血管壁の運動速度をリアルタイムに演算して、血流速度の波形と血管壁の運動速度を、同時にモニタのBモード画像上に表示する超音波診断装置である。
【0030】
本発明の第3の実施の形態における超音波診断装置の構成は、図1と同じである。図8は、Bモード画像上に、血流速度と血管壁の運動速度を波形で表示した例の模式図である。
【0031】
上記のように構成された本発明の第3の実施の形態における超音波診断装置の動作を説明する。図1の超音波診断装置において、受信した1つの音響線の超音波エコーを、フィルタ5とフィルタ6により分離し、血流による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分と、血管壁の運動による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分を得る。血流による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分と、血管壁の運動による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分は、検波信号比較部7を経て、それぞれ、血流速度演算部8と組織運動速度演算部9において、血流速度と血管壁の運動速度がFFTドプラ法に基づき演算される。
【0032】
DSC12では、血流速度と血管壁の運動速度を演算した結果を映像信号に変換する。表示制御部13において、Bモード画像上に、血流速度と血管壁の運動速度を表示波形信号に変換し、モニタ14に出力する。図8は、Bモード画像上に、血流速度と血管壁の運動速度を波形表示した例である。図8の例では、Bモード画面上に波形を表示しているが、Mモード等、他の診断モード上に表示しても良い。また、血流速度と血管壁の運動速度の他に、血管壁の運動速度から求められる血管壁厚変化、心電波形(ECG)、心音波形(PCG)、血圧波形を同時に表示しても良い。また、表示の形態は波形の他に、数値、音、棒グラフでも良い。
【0033】
血管壁の運動速度の演算をFFTドプラ法によるものとして説明したが、その他の方法として、高精度なトラッキングを行い、大きく動いている組織の中の微小運動速度の波形を表示する方法がある。この方法によれば、血流の渦の乱れの分布の状態と血管壁の運動の関係のよりよい把握が可能となる。
【0034】
上記のように、本発明の第3の実施の形態では、超音波診断装置を、血流速度と血管壁の運動速度をリアルタイムに演算して、血流速度の波形と血管壁の運動速度の波形を、モニタのBモード画像上に同時に表示する構成としたので、音響線の偏向角度を確認しながら、断面像上で血流速度および血管の運動速度を計測できる。
【0035】
(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態は、血流速度と血管壁の運動速度をリアルタイムに演算し、Bモード断層画像上に、血流速度と血管壁の運動速度を重ねて表示する超音波診断装置である。ここでは、例として血流速度と血管壁の運動速度をカラーで表示する場合について説明する。
【0036】
本発明の第4の実施の形態における超音波診断装置の構成は、図1と同じである。図1の超音波診断装置において、受信した複数の音響線の超音波エコーを、フィルタ5とフィルタ6により分離する。血流による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分と、血管壁の運動による超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分は、検波信号比較部7を経て、それぞれ血流速度演算部8と組織運動速度演算部9に送られて、血流速度と血管壁の運動速度が演算される。
【0037】
DSC12では、血流速度と血管壁の運動速度を演算した結果を映像信号に変換する。表示制御部13において、Bモード画像上に血流速度と血管壁の運動速度を二次元のカラー表示する信号に変換されて、モニタ14に出力される。血流速度のカラー表示は、速度表示の他に、自己相関法による分散表示とパワー表示を行う。また、血管壁の運動については、速度表示、分散表示、パワー表示の他に、血管壁の運動速度からもとめられる血管壁厚変化の表示を行う。
【0038】
上記のように、本発明の第4の実施の形態では、超音波診断装置を、血流速度と血管壁の運動速度をリアルタイムに演算し、Bモード断層画像上に、血流速度と血管壁の運動速度に応じた二次元のカラー表示をする構成としたので、断面像上で血流速度および血管を主とする組織の運動速度やその他の状態パラメータを容易に把握できる。
【0039】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、超音波診断装置を、超音波プローブから生体内に超音波を送信する送信手段と、生体内から得られた超音波エコーを受信する受信手段と、超音波の送受信の音響線方向を制御する遅延制御手段と、超音波エコーを位相検波する位相検波手段と、位相検波した信号から組織からの超音波エコー成分を除去するフィルタと、位相検波した信号から血流からの超音波エコー成分を除去するフィルタと、組織からの超音波エコー成分を除去した信号と血流からの超音波エコー成分を除去した信号を比較する検波信号比較手段と、位相検波した信号から血流速度を演算する血流速度演算手段と、位相検波した信号から血管壁を主とする組織の運動速度を演算する組織運動速度演算手段と、血流速度と血管壁を主とする組織の運動速度を表示する表示手段と、検波信号比較手段からの比較結果に基いて、組織からの超音波エコー成分を除去した信号の位相と血流からの超音波エコー成分を除去した信号の位相がそれぞれ分離できるように、遅延制御手段により超音波送受信の音響線の向きを制御する手段とを具備する構成としたので、超音波音響線方向を自由に偏向させて、血流からの超音波エコーと血管壁を主とする組織からの超音波エコーを分離して、血流速度と血管壁を主とした組織の運動速度を同時に計測できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1〜4の実施の形態における超音波診断装置の構成を示すブロック図、
【図2】本発明の第1の実施の形態における超音波診断装置のハイパスフィルタ(HPF)によって、組織からの超音波エコー成分を除去し、ローパスフィルタ(LPF)によって、血流からの超音波エコー成分を除去した例を示す図、
【図3】本発明の第1の実施の形態における超音波診断装置の超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)成分に応じて、ローパスフィルタ(LPF)の遮断周波数を任意に設定する例を示す図、
【図4】(a)本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の超音波音響線の方向を偏向させた状態を示す概念図と、
(b)得られる超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す図、
【図5】(a)本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の超音波音響線の方向が血流の方向と直交する場合を示す図、
(b)得られる超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す図、
【図6】(a)本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の超音波音響線の偏向角を大きくした場合を示す図、
(b)得られる超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)の例を示す図、
【図7】本発明の第2の実施の形態における超音波診断装置の体表に対して血管が平行でない場合の計測例の模式図、
【図8】本発明の第3の実施の形態における超音波診断装置のBモード画像上に血流速度と血管壁の運動速度を波形表示した例の模式図である。
【符号の説明】
1 超音波プローブ
2 超音波送受信部
3 遅延制御部
4 位相検波部
5 フィルタ
6 フィルタ
7 検波信号比較部
8 血流速度演算部
9 組織運動速度演算部
10 検波部
11 利得制御部
12 DSC
13 表示制御部
14 モニタ
15 CPU
16 ECG
17 血圧波形
18 超音波診断装置本体
19 PCG
20 組織からの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)
21 血流からの超音波エコーの位相シフト(ドプラシフト)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that displays a blood flow velocity and a moving velocity of a blood vessel wall from an ultrasonic echo signal in a living body.
[0002]
[Prior art]
Ultrasound diagnosis of the carotid artery for the purpose of arteriosclerosis diagnosis uses the B-mode function, M-mode function, shape diagnosis, FFT Doppler function, and color Doppler function, which are the main functions of current general-purpose ultrasonic diagnostic equipment. It is performed using the results of the blood flow velocity diagnosis.
[0003]
In the B mode function, the evaluation of the inner diameter of the blood vessel, the evaluation of the blood vessel wall thickness, and the evaluation of the raised lesion are performed. In the M mode function, the temporal change in the blood vessel diameter is evaluated. In the FFT Doppler function and the color Doppler function, Then, the blood flow velocity at the vascular stenosis site due to the raised lesion is evaluated.
[0004]
In the evaluation of a raised lesion using the B-mode function, the nature of the lesion is determined from observation of the presence and size of the raised lesion and the luminance of an ultrasonic echo image displayed on a monitor. However, the evaluation method using the B-mode function has a problem that it is difficult to find a low-luminance object such as a protruding lesion mainly due to a thrombus, and it is not possible to quantitatively evaluate the property because the property is determined based on the luminance. .
[0005]
As the function of the ultrasonic diagnostic apparatus for the purpose of tissue property diagnosis, first, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-313485, there is an apparatus using tissue Doppler imaging. Since the movement of the tissue is measured, it is difficult to detect a portion of the movement of the whole tissue that has stopped functioning and is not moving. In addition, ultrasonic echo signals from a living body include not only tissue but also echo signals from blood flow.In tissue Doppler imaging, signals obtained by phase detection of the Doppler shift frequency of ultrasonic echo signals Unnecessary Doppler components other than movement are removed, so that the movement speed of the tissue and the blood flow speed cannot be transmitted and received by the same ultrasonic wave.
[0006]
Second, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-5226, as a function of the ultrasonic diagnostic apparatus for the purpose of similar tissue characterization, information on the amplitude and phase of a detection output signal of an ultrasonic echo is used. By using the least-squares method to determine the instantaneous position of an object, there is an advantage that high-precision tracking can be performed and micro-motion in a tissue that is largely moving due to pulsation or the like can be measured. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, with conventional ultrasonic diagnostic equipment, it is possible to know the properties of a raised lesion when diagnosing a raised lesion in a blood vessel, but to know the speed of blood flow flowing through the raised lesion with the same ultrasound transmission and reception. There was a problem that can not be.
[0008]
The present invention solves such a problem, and separates a component of an ultrasonic echo from a biological tissue and a component from a blood flow to measure the micro-motion velocity and the blood flow velocity of the tissue at the same level. The purpose is to simultaneously perform transmission and reception of sound waves.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, an ultrasonic diagnostic apparatus, a transmitting unit that transmits an ultrasonic wave from an ultrasonic probe into a living body, and a receiving unit that receives an ultrasonic echo obtained from a living body, Delay control means for controlling the direction of the acoustic line for transmission and reception of ultrasonic waves, phase detection means for phase-detecting the ultrasonic echo, a filter for removing ultrasonic echo components from tissue from the phase-detected signal, and a phase-detected signal A filter for removing an ultrasonic echo component from a blood flow, a detection signal comparing means for comparing a signal from which an ultrasonic echo component is removed from a tissue with a signal from which an ultrasonic echo component is removed from a blood flow, and phase detection. Blood flow velocity calculating means for calculating the blood flow velocity from the detected signal; tissue movement speed calculating means for calculating the movement velocity of the tissue mainly including the blood vessel wall from the phase detected signal; Comprising a display means for displaying the rate of movement of tissue, based on the comparison result from the detection signal comparison means, an ultrasonic echo components from the phase and the blood flow signal to remove the ultrasonic echo components from the tissue phase of the removed signal is a configuration that controls the orientation of the acoustic line of the ultrasonic wave transmitted and received by delay control means can be separated, respectively.
[0010]
With this configuration, the user can easily confirm the deflection angle of the acoustic line, and can determine the blood flow velocity and the ultrasonic echo from the blood flow and the ultrasonic echo from the tissue mainly including the blood vessel wall. It is possible to simultaneously measure the movement speed of the tissue mainly including the blood vessel wall.
[0011]
Further, the result calculated by the blood flow velocity calculating means from the phase detection signal from the blood flow and the result calculated by the tissue motion velocity calculating means from the phase detection signal from the tissue mainly including the blood vessel wall are represented by a DSC (digital scan). (Converter) to convert to a video signal and display it on the monitor together with the B-mode image. With this configuration, the user can easily confirm the deflection angle of the acoustic ray, and can grasp the blood flow velocity and the movement velocity of the tissue mainly including blood vessels on the cross-sectional image.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0013]
(First Embodiment)
The first embodiment of the present invention, a phase of a signal obtained by removing the ultrasonic echo components from the tissue, the phase of the ultrasonic echo component removal signal of the blood flow on to enable the separation, respectively, delay An ultrasonic diagnostic apparatus in which a control unit controls the direction of an acoustic line for transmitting and receiving ultrasonic waves.
[0014]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, an ultrasonic probe 1 is means for converting an electric signal into an ultrasonic wave and transmitting the ultrasonic wave to a living body. The ultrasonic transmission / reception unit 2 is means for transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a living body via an ultrasonic probe. The delay control unit 3 is a unit that performs transmission delay control. The phase detector 4 is a means for performing phase detection on the received signal. The filters 5 and 6 are filters that can set a cutoff frequency according to the application. The detection signal comparison unit 7 is a means for comparing a phase, an amplitude, and the like. The blood flow velocity calculator 8 is a means for calculating the blood flow velocity. The tissue movement speed calculator 9 is a means for calculating the movement speed of the blood vessel wall. The detection unit 10 is a means for performing envelope detection on the received signal. The DSC 12 is a means for converting the image into a video signal. The display control unit 13 is means for converting a video signal into a display signal. The monitor 14 is a device that displays a display signal.
[0015]
The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. The ultrasonic probe 1 transmits and receives ultrasonic waves to and from a living body. The transmission of the ultrasonic wave is performed after the transmission delay control is performed by the delay control unit 3 of the ultrasonic diagnostic apparatus main body 18, the electric signal is converted into the ultrasonic wave by the ultrasonic probe 1 via the transmission / reception unit 2, and transmitted to the living body. I do. The ultrasonic echo obtained from the living body is converted into an electric signal by the ultrasonic probe 1, and is input to the detector 10 and the phase detector 4 via the ultrasonic transmitter / receiver 2 and the delay controller 3.
[0016]
The detection unit 10 performs envelope detection on the received signal, converts the envelope-detected signal into a video signal by the DSC 12, and outputs it to the monitor 14 via the display control unit 13. The phase detector 4 detects the phase of the received signal. The filters 5 and 6 separate a signal from which an ultrasonic echo component is mainly removed from a blood flow and a signal from which an ultrasonic echo component is mainly removed from a tissue. The signal is converted into a video signal by the DSC 12 via the detection signal comparison unit 7 and output to the monitor 14 via the display control unit 13.
[0017]
The filters 5 and 6 have basically the same function, and can set a cutoff frequency according to the application. FIG. 2 is a diagram illustrating characteristics of the filters 5 and 6. The phase shifts (Doppler shifts) 20 and 21 of the ultrasonic echo from the living body are small from the tissue and large from the blood flow. In FIG. 2, a high-pass filter (HPF) removes an ultrasonic echo component from the tissue to extract a Doppler signal from the blood flow, and a low-pass filter (LPF) removes the ultrasonic echo component from the blood flow to remove the ultrasonic echo component from the blood flow. 2 also shows an example of extracting a Doppler signal from a. However, since the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo from the living body may not be able to be separated from the tissue and the blood flow, the cutoff frequencies of the filters 5 and 6 can be set arbitrarily. May be.
[0018]
FIG. 3 shows an example in which the cutoff frequency of the LPF is arbitrarily set according to the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo. FIG. 3 shows an example of the LPF, but similar settings can be made in the HPF. Further, by utilizing the fact that the amplitude of the ultrasonic echo from the blood flow is small, the ultrasonic echo component from the blood flow may be removed at a certain threshold value.
[0019]
The signals separated into the ultrasonic echo component due to the blood flow and the ultrasonic echo component due to the tissue by the filters 5 and 6 are compared with each other by a detection signal comparing unit 7 in terms of phase or amplitude. From the comparison result, so that both of the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo by tissue phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo by blood flow can detect separated by the delay control unit 3, ultrasonic Controls the direction of the acoustic line for transmission and reception. The direction of the acoustic line transmitted from the ultrasonic probe is controlled to the direction of the ultrasonic line for transmitting and receiving the ultrasonic wave, which allows simultaneous measurement of the direction of the blood flow and the motion of the blood vessel wall.
[0020]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the ultrasonic diagnostic apparatus is configured to determine the phase of the signal from which the ultrasonic echo component has been removed from the tissue and the phase of the signal from which the ultrasonic echo component has been removed from the blood flow. phase on to enable the separation, respectively, since a configuration for controlling the direction of the acoustic line of the ultrasonic wave transmission and reception by the delay control unit, measured separately ultrasonic echo component by the blood flow, an ultrasonic echo component by tissue it can.
[0021]
(Second embodiment)
According to the second embodiment of the present invention, a signal from which an ultrasonic echo component is removed from a tissue and a signal from which an ultrasonic echo component is removed from a blood flow are separated based on a comparison result from a detection signal comparing unit. This is an ultrasonic diagnostic apparatus that performs observation by controlling the direction of an acoustic line for ultrasonic transmission and reception by a delay control unit.
[0022]
The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as that of FIG. FIG. 4A is a diagram illustrating a state in which the direction of the ultrasonic acoustic line of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention is deflected, and FIG. It is a figure which shows the phase shift (Doppler shift) of an echo. FIG. 5A is a diagram illustrating an example in which the direction of the ultrasonic acoustic line is orthogonal to the direction of the blood flow, and FIG. 5B is an example of the ultrasonic echo phase shift (Doppler shift) at that time. FIG. FIG. 6A is a diagram illustrating an example where the deflection angle of the ultrasonic acoustic line is increased, and FIG. 6B is a diagram illustrating an example of the phase shift (Doppler shift) of the ultrasonic echo at that time. It is. FIG. 7 is a schematic diagram of measurement when blood vessels are not parallel to the body surface.
[0023]
The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described. When simultaneously measuring the blood flow velocity and the movement velocity of the tissue in the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1, the direction of the ultrasonic acoustic line is deflected so that the phase shift (Doppler shift) of the ultrasonic echo from the living body can be detected. This makes it possible to simultaneously measure the phase shift (Doppler shift) of the ultrasonic echo due to the direction of the orthogonal blood flow and the motion of the blood vessel wall. FIG. 4 shows an example in which the direction of the ultrasonic acoustic line is deflected (the direction of the acoustic line for transmitting and receiving the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic probe is inclined with respect to the longitudinal direction of the blood vessel and the vertical direction of the blood flow), and the resulting ultrasonic wave. An example of a phase shift (Doppler shift) of an acoustic echo is shown.
[0024]
When the direction of the acoustic line of the ultrasonic wave transmitted and received from the ultrasonic probe 1 is the same as the direction of movement of the blood vessel wall, the direction of the ultrasonic acoustic line is orthogonal to the direction of the blood flow. Shift (Doppler shift) cannot be measured. FIG. 5 shows an example in which the direction of the ultrasonic acoustic line is orthogonal to the direction of the blood flow, and an example of the phase shift (Doppler shift) of the ultrasonic echo at that time.
[0025]
When the direction of the acoustic line of the ultrasonic wave transmitted and received from the ultrasonic probe 1 is deflected so as to be as close as possible to the direction of the blood flow, the phase shift (Doppler shift) of the ultrasonic echo due to the motion of the blood vessel wall is very small. No, it cannot be measured. FIG. 6 shows an example in which the deflection angle of the ultrasonic acoustic line is increased and an example of the phase shift (Doppler shift) of the ultrasonic echo at that time.
[0026]
The detection signal comparison unit 7 compares the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to the motion of the blood vessel wall with the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to the blood flow, and each of them compares the phase shift (Doppler shift) component. The deflection angle of the acoustic line of the ultrasonic transmission / reception that can be detected is transmitted to the delay control unit 3. As shown in FIG. 7, this is very useful when blood vessels are not parallel to the body surface.
[0027]
In addition to the phase shift (Doppler shift) between the ultrasonic echo caused by the motion of the blood vessel wall and the ultrasonic echo caused by the blood flow, the amplitude of the frequency spectrum and the like may be compared. In addition, the direction of the acoustic line for transmitting and receiving the ultrasonic wave may be illustrated in the B-mode image so that the user can easily correct the direction.
[0028]
As described above, in the second embodiment of the present invention, based on the comparison result from the detection signal comparison unit, the ultrasonic diagnostic apparatus performs the operation based on the signal obtained by removing the ultrasonic echo component from the tissue and the blood flow. The delay control unit controls the direction of the acoustic line transmitted and received by the delay control unit so that the signal from which the ultrasonic echo component is removed can be observed. Can be done simultaneously.
[0029]
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall are calculated in real time, and the waveform of the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall are simultaneously displayed on the B-mode image of the monitor. It is an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0030]
The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention is the same as that of FIG. FIG. 8 is a schematic diagram of an example in which the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall are displayed as waveforms on the B-mode image.
[0031]
The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described. In the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, a received ultrasonic echo of one acoustic line is separated by a filter 5 and a filter 6, and a phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to blood flow and a motion of a blood vessel wall are generated. Obtain the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo. The phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to the blood flow and the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to the motion of the blood vessel wall pass through the detection signal comparing unit 7 and the blood flow velocity calculating unit 8 and the tissue, respectively. In the movement speed calculation unit 9, the blood flow speed and the movement speed of the blood vessel wall are calculated based on the FFT Doppler method.
[0032]
The DSC 12 converts the result of calculating the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall into a video signal. The display controller 13 converts the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall into a display waveform signal on the B-mode image, and outputs the display waveform signal to the monitor 14. FIG. 8 is an example in which the blood flow velocity and the moving velocity of the blood vessel wall are displayed in a waveform on the B-mode image. In the example of FIG. 8, the waveform is displayed on the B mode screen, but may be displayed on another diagnostic mode such as the M mode. Further, in addition to the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall, a change in blood vessel wall thickness, an electrocardiogram waveform (ECG), a heart sound waveform (PCG), and a blood pressure waveform obtained from the movement velocity of the blood vessel wall may be simultaneously displayed. . The display form may be a numerical value, a sound, or a bar graph in addition to the waveform.
[0033]
Although the calculation of the movement speed of the blood vessel wall has been described as being based on the FFT Doppler method, there is another method of performing high-accuracy tracking and displaying a waveform of a minute movement speed in a tissue that moves greatly. According to this method, it is possible to better understand the relationship between the state of the turbulence distribution of the blood flow and the motion of the blood vessel wall.
[0034]
As described above, in the third embodiment of the present invention, the ultrasonic diagnostic apparatus calculates the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall in real time, and calculates the waveform of the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall. Since the waveform is simultaneously displayed on the B-mode image of the monitor, it is possible to measure the blood flow velocity and the blood vessel movement velocity on the cross-sectional image while confirming the deflection angle of the acoustic line.
[0035]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus that calculates a blood flow velocity and a movement velocity of a blood vessel wall in real time, and displays the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall on a B-mode tomographic image in a superimposed manner. Device. Here, as an example, a case where the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall are displayed in color will be described.
[0036]
The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of FIG. In the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, received ultrasonic echoes of a plurality of acoustic lines are separated by a filter 5 and a filter 6. The phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to the blood flow and the phase shift (Doppler shift) component of the ultrasonic echo due to the motion of the blood vessel wall pass through the detection signal comparing unit 7 and the blood flow velocity calculating unit 8 and the tissue motion, respectively. The data is sent to the speed calculator 9 to calculate the blood flow speed and the moving speed of the blood vessel wall.
[0037]
The DSC 12 converts the result of calculating the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall into a video signal. The display controller 13 converts the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall into a two-dimensional color display signal on the B-mode image and outputs the signal to the monitor 14. In the color display of the blood flow velocity, in addition to the velocity display, dispersion display and power display by the autocorrelation method are performed. Regarding the motion of the blood vessel wall, a change in the blood vessel wall thickness determined from the motion speed of the blood vessel wall is displayed in addition to the speed display, the dispersion display, and the power display.
[0038]
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the ultrasonic diagnostic apparatus calculates the blood flow velocity and the movement velocity of the blood vessel wall in real time, and displays the blood flow velocity and the blood vessel wall on the B-mode tomographic image. The two-dimensional color display is performed according to the movement speed of the subject, so that the blood flow speed, the movement speed of the tissue mainly including blood vessels, and other state parameters can be easily grasped on the cross-sectional image.
[0039]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the present invention, the ultrasonic diagnostic apparatus, a transmitting unit that transmits an ultrasonic wave from the ultrasonic probe into the living body, and a receiving unit that receives an ultrasonic echo obtained from the living body A delay control means for controlling an acoustic line direction of transmission and reception of ultrasonic waves, a phase detection means for phase-detecting an ultrasonic echo, a filter for removing an ultrasonic echo component from tissue from a phase-detected signal, and a phase detection. A filter for removing an ultrasonic echo component from the blood flow from the signal; a detection signal comparing means for comparing the signal from which the ultrasonic echo component from the tissue is removed with the signal from which the ultrasonic echo component is removed from the blood flow; Blood flow velocity calculating means for calculating a blood flow velocity from a detected signal; tissue movement speed calculating means for calculating a movement velocity of a tissue mainly including a blood vessel wall from a phase detected signal; blood flow velocity and a blood vessel wall Based on the display means for displaying the main tissue movement speed and the comparison result from the detection signal comparing means, the phase of the signal from which the ultrasonic echo component has been removed from the tissue and the ultrasonic echo component from the blood flow have been removed. in so that possible phase separation respective signals, since the configuration and means for controlling the direction of the acoustic line of the ultrasonic wave transmitted and received by the delay control unit, freely deflect the ultrasonic acoustic line direction, blood By separating the ultrasonic echo from the flow and the ultrasonic echo from the tissue mainly containing the blood vessel wall, an effect is obtained that the blood flow velocity and the movement velocity of the tissue mainly containing the blood vessel wall can be simultaneously measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to first to fourth embodiments of the present invention;
FIG. 2 shows a high-pass filter (HPF) of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention, which removes an ultrasonic echo component from a tissue; A diagram showing an example of removing an echo component,
FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which a cutoff frequency of a low-pass filter (LPF) is arbitrarily set according to a phase shift (Doppler shift) component of an ultrasonic echo of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. ,
FIG. 4A is a conceptual diagram illustrating a state in which the direction of an ultrasonic acoustic line of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention is deflected;
(B) A diagram showing an example of a phase shift (Doppler shift) of the obtained ultrasonic echo.
FIG. 5A is a diagram showing a case where the direction of an ultrasonic acoustic line of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention is orthogonal to the direction of blood flow;
(B) A diagram showing an example of a phase shift (Doppler shift) of the obtained ultrasonic echo.
FIG. 6A is a diagram showing a case where the deflection angle of an ultrasonic acoustic line of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention is increased.
(B) A diagram showing an example of a phase shift (Doppler shift) of the obtained ultrasonic echo.
FIG. 7 is a schematic diagram of a measurement example when blood vessels are not parallel to the body surface of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a schematic diagram of an example in which a blood flow velocity and a moving velocity of a blood vessel wall are displayed as waveforms on a B-mode image of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic probe 2 Ultrasonic transmission / reception part 3 Delay control part 4 Phase detection part 5 Filter 6 Filter 7 Detection signal comparison part 8 Blood flow velocity calculation part 9 Tissue movement velocity calculation part 10 Detection part 11 Gain control part 12 DSC
13 display control unit 14 monitor 15 CPU
16 ECG
17 Blood pressure waveform 18 Ultrasound diagnostic device main body 19 PCG
20 Phase shift of ultrasonic echo from tissue (Doppler shift)
21 Phase shift of ultrasonic echo from blood flow (Doppler shift)

Claims (4)

超音波プローブから生体内に超音波を送信する送信手段と、生体内から得られた超音波エコーを受信する受信手段と、前記超音波の送受信の音響線方向を制御する遅延制御手段と、前記超音波エコーを位相検波する位相検波手段と、前記位相検波した信号から組織からの超音波エコー成分を除去するフィルタと、前記位相検波した信号から血流からの超音波エコー成分を除去するフィルタと、前記組織からの超音波エコー成分を除去した信号と前記血流からの超音波エコー成分を除去した信号を比較する検波信号比較手段と、前記位相検波した信号から血流速度を演算する血流速度演算手段と、前記位相検波した信号から血管壁を主とする組織の運動速度を演算する組織運動速度演算手段と、前記血流速度と血管壁を主とする組織の運動速度を表示する表示手段とを具備し、前記検波信号比較手段からの比較結果に基いて、前記組織からの超音波エコー成分を除去した信号の位相と前記血流からの超音波エコー成分を除去した信号の位相がそれぞれ分離できるように前記遅延制御手段により超音波送受信の音響線の向きを制御することを特徴とする超音波診断装置。Transmitting means for transmitting ultrasonic waves from the ultrasonic probe into the living body, receiving means for receiving ultrasonic echoes obtained from the living body, delay control means for controlling an acoustic line direction of transmission and reception of the ultrasonic waves, Phase detection means for phase-detecting an ultrasonic echo, a filter for removing an ultrasonic echo component from tissue from the phase-detected signal, and a filter for removing an ultrasonic echo component from a blood flow from the phase-detected signal. Detection signal comparing means for comparing a signal from which an ultrasonic echo component has been removed from the tissue with a signal from which an ultrasonic echo component has been removed from the blood flow, and a blood flow for calculating a blood flow velocity from the phase-detected signal Velocity calculation means, tissue movement velocity calculation means for calculating the movement velocity of the tissue mainly on the blood vessel wall from the phase detected signal, and movement velocity of the blood flow velocity and the tissue mainly on the blood vessel wall Comprising a display means for displaying, based on the comparison result from said detection signal comparison means, to remove the ultrasonic echo component from the phase with the blood flow signal to remove the ultrasonic echo components from the tissue signal the ultrasonic diagnostic apparatus of phase by pre SL delay control means can be separated respectively, wherein the benzalkonium control the orientation of the acoustic line of the ultrasonic wave transmission and reception. 前記検波信号比較手段からの比較結果に基いて、前記組織からの超音波エコー成分を除去した信号の振幅と前記血流からの超音波エコー成分を除去した信号の振幅がそれぞれ分離できるように、前記遅延制御手段により超音波送受信の音響線の向きを制御することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。Based on the comparison result from the detection signal comparison means, so that the amplitude of the signal from which the ultrasonic echo component is removed from the tissue and the amplitude of the signal from which the ultrasonic echo component is removed from the blood flow can be separated. the ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the benzalkonium control the orientation of the acoustic line of the ultrasonic wave transmitted and received by the delay control means. 前記血流速度演算手段と前記組織運動速度演算手段は、前記血流速度と前記血管壁を主とする組織の運動速度をリアルタイムに演算する手段を備え、前記表示手段は、前記血流速度と前記血管壁を主とする組織の運動速度を同時に表示する手段を備えたことを特徴とする請求項1、2記載の超音波診断装置。The blood flow velocity computing means and the tissue movement velocity computing means include means for computing the blood flow velocity and the movement velocity of the tissue mainly containing the blood vessel wall in real time, and the display means comprises the blood flow velocity, 3. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising means for simultaneously displaying a movement speed of a tissue mainly including the blood vessel wall. 前記表示手段は、Bモード断層画像上に前記血流速度と前記血管壁を主とする組織の運動速度を重ねて表示する手段を備えたことを特徴とする請求項3記載の超音波診断装置。4. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the display unit includes a unit configured to display the blood flow velocity and the movement velocity of a tissue mainly including the blood vessel wall on a B-mode tomographic image. .
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