專利名稱：超聲波圖像取得裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及取得多個部位的多普勒頻譜(Doppler spectrum)圖像的超 聲波圖像取得裝置(ultrasonic imaging apparatus)及超聲波圖像的生成方法。
背景技術(shù)：
已知有通過使用超聲波多普勒法(ultrasonic Doppler method)得到診斷 部位的血流信息的超聲波圖像取得裝置。如果朝向被檢體內(nèi)的有血流等的 流動的診斷部位發(fā)送超聲波，則通過多普勒效應(yīng)(Doppler effect),接收頻 率相對于發(fā)送頻率稍微偏移。該偏移頻率(多普勒偏移頻率(Doppler shift frequency))與血流速度成比例。通過進行多普勒偏移頻率的頻率解析能夠 得到血流信息。例如，通過執(zhí)行脈沖波多普勒法(pulsed wave Doppler method) (PWD)或連續(xù)波多普勒法(continuous wave Doppler method) (CWD)，實施觀測血流信息的時間變化的方法。
超聲波圖像取得裝置對得到的多普勒信號(Doppler signal)進行快速 傅立葉變換(Fast Fourier Transform) (FFT)。并且，超聲波圖像取得裝置 將該頻率分析的結(jié)果以縱軸為頻率f (速度v)、橫軸為時間t而進行頻譜顯 示。將該多普勒頻譜圖像作為對象，進行在診斷中使用的各種項目的測量。
通過使用超聲波多普勒法，進行心臟功能(心功能)的評價。例如， 通過測量左心室流入血流(left ventricular inflow)的速度與左心室流出血 流(left ventricular outflow)的速度，求出左心室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction) (E/F)、 Tei醒Index (Total Ejection Isovolume Index)等的指 標，進行心功能的評價。
以往，取得被檢體的心電波形，確定了左心室流入血流產(chǎn)生的時相和 左心室流出血流產(chǎn)生的時相。并且，通過分別測量左心室流入血流的速度 與左心室流出血流的速度，求出左心室射血分數(shù)(E/F)等的指標。S卩，分 別在不同的心率中求出左心室流入血流的速度和左心室流出血流的速度，求出了上述指標。
在分別在不同的心率中求出左心室流入血流和左心室流出血流的情況 下，需要通過將在左心室流入血流的測量中求出的指標與在左心室流出血
流的測量中求出的指標組合，再計算上述左心室射血分數(shù)(E/F)等的指標。 因此，操作很復(fù)雜。此外，由于在不同的心率下測量左心室流入血流和左 心室流出血流，所以如果心率的周期有變動，則有左心室射血分數(shù)(E/F) 等的指標變得不穩(wěn)定、或指標的再現(xiàn)性變差等的問題。此外，即使求出在 多個心率下求出的指標的平均值，其精度也有可能不夠。
此外，通過在多個部位上設(shè)置距離波門(range gate)(觀測點)而執(zhí)行 脈沖多普勒法，取得多個部位的血流信息(例如日本特公平3-203706號公 報及日本專利第3180958號)。例如，通過在兩個部位設(shè)定距離波門、交替 地對各個部位各收發(fā)1次超聲波，取得了兩個部位的血流信息。例如，通 過對觀測點a收發(fā)1次超聲波而取得了觀測點a的血流信息，然后通過對 觀測點b收發(fā)1次超聲波而取得了觀測點b的血流信息。然后，通過對觀 測點a和觀測點b交替地各收發(fā)1次超聲波，交替地取得各觀測點的血流
"(曰息。
但是，如有關(guān)以往技術(shù)的方法那樣，在對多個部位交替地各收發(fā)1次 超聲波的情況下，根據(jù)距離波門(觀測點)的數(shù)量，相當于取樣頻率(sampling frequency)的脈沖重復(fù)頻率(Pulse Repetition Frequency) (PRF)變小。因 此，有多普勒頻譜圖像的多普勒速度范圍變小、發(fā)生混淆(aliasing)現(xiàn)象 (重疊現(xiàn)象)的問題。因此，有關(guān)以往技術(shù)的方法并不適合于循環(huán)系統(tǒng) (circulatory system )的觀!j量。
例如，在對兩個部位交替地各收發(fā)1次超聲波的情況下，脈沖重復(fù)頻 率PRF變?yōu)橐话?。因此，多普勒速度范圍變?yōu)橐话?，會發(fā)生重疊現(xiàn)象。具 體而言，在脈沖重復(fù)頻率PRF是4[kHz]而視野深度是15[cm]的情況下，如 果血流速度是60[cm/s]，則在多普勒頻譜圖像中發(fā)生重疊現(xiàn)象。
此外，以往通過在相同的掃描線上設(shè)定多個距離波門(觀測點)來取 得各觀測點的血流信息。在此情況下，由于盡量只在相同的掃描線上設(shè)定 觀測點，所以難以取得心腔內(nèi)的多個觀測點的血流信息。因此，該方法也 并不適合于循環(huán)系統(tǒng)的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不使多個觀測點的運動體的流速的速度范圍 降低而能夠測量各觀測點的運動體的流速的超聲波圖像取得裝置及超聲波 圖像的生成方法。
本發(fā)明的第1技術(shù)方案是一種超聲波圖像取得裝置，其特征在于，具 有多普勒掃描部，對被檢體內(nèi)的多個觀測點的每一個，依次各收發(fā)多次 超聲波來進行多普勒掃描；處理部，對通過上述多普勒掃描取得的上述多 個觀測點的接收信號進行頻率解析來生成表示各觀測點的運動體的速度的 第1多普勒頻譜圖像；插補部，基于由上述處理部生成的上述各觀測點的 上述第1多普勒頻譜圖像，通過插補來求出因上述多普勒掃描部對上述多 個觀測點各收發(fā)了上述多次超聲波、而對上述各觀測點沒有收發(fā)超聲波的 時間段的上述各觀測點的第2多普勒頻譜圖像，并對每一個上述觀測點結(jié) 合由上述處理部生成的上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像和通過上 述插補求出的上述各觀測點的上述第2多普勒頻譜圖像，而生成上述各觀 測點的第3多普勒頻譜圖像；以及顯示控制部，使由上述插補部結(jié)合的上 述各觀測點的上述第3多普勒頻譜圖像顯示在顯示部。
根據(jù)本發(fā)明的第1技術(shù)方案，通過對多個觀測點的每一個依次地各收 發(fā)多次超聲波，能夠不使多個觀測點的運動體的流速的速度范圍降低而測 量各觀測點的運動體的流速。此外，關(guān)于對各觀測點沒有收發(fā)超聲波的時 間段，通過將各觀測點的多普勒頻譜圖像插補，能夠生成連續(xù)的多普勒頻 譜圖像。
本發(fā)明的第2技術(shù)方案是一種超聲波圖像的生成方法，其特征在于， 通過對被檢體內(nèi)的多個觀測點的每一個依次地各收發(fā)多次超聲波，進行多 普勒掃描；通過對由上述多普勒掃描取得的上述多個觀測點的接收信號進 行頻率解析，生成表示各觀測點的運動體的速度的第1多普勒頻譜圖像； 基于由上述頻率解析生成的上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像、通 過插補來求出因?qū)ι鲜龆鄠€觀測點各收發(fā)多次超聲波、而對上述各觀測點 沒有收發(fā)超聲波的時間段的上述各觀測點的第2多普勒頻譜圖像，通過結(jié) 合由上述頻率解析生成的上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像和通過 上述插補求出的上述各觀測點的上述第2多普勒頻譜圖像按照上述觀測點，；顯示上述結(jié)合后的上述各觀測 點的上述第3多普勒頻譜圖像。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置的框(block)圖。
圖2是表示設(shè)置在有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置中的 插補部的框圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)辨識(system identification) 部的詳細情況的一例的框圖。
圖4是用來說明觀測點的第1設(shè)定例的圖，是示意地表示斷層像的圖。
圖5是表示有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置執(zhí)行的掃描 (scan)的順序(sequence)的圖。
圖6是表示由有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置取得的多 普勒頻譜圖像的一例的圖。
圖7是用來說明對在多普勒頻譜圖像中缺失了數(shù)據(jù)的部分進行插補的 處理的圖。
圖8A是表示平均流速Vm的圖。
圖8B是表示頻譜的分散o及功率譜圖像的一例的圖。
圖9是表示由有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置取得的多 普勒頻譜圖像的一例的圖。
圖IO是表示仿真(simulation)結(jié)果的一例的圖。
圖11是表示由有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置取得的多 普勒頻譜圖像的一例的圖。
圖12是示意地表示多普勒頻譜圖像的跟蹤(trace)波形的圖。
圖13是示意地表示通過超聲波掃描的截面的圖。
圖14是用來說明觀測點的第2設(shè)定例的圖，是示意地表示斷層像的圖。 圖15是用來說明觀測點的第3設(shè)定例的圖，是示意地表示斷層像的圖。 圖16是表示有關(guān)以往技術(shù)的掃描的順序的圖。
具體實施例方式
參照圖1及圖2說明有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置。 圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置的框圖。圖2是 表示設(shè)置在有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝置中的插補部的框圖。
有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置1具備超聲波探頭(ultrasonic probe) 2、收發(fā)部3、信號處理部4、圖像生成部5、插補部6、顯示處理 部7、運算部8、顯示控制部9、用戶接口 (userinterface) (UI) IO及控制 部13。
超聲波圖像取得裝置1對被檢體發(fā)送超聲波，基于來自被檢體的反射 波生成表示被檢體內(nèi)的運動體(血流)的流速的多普勒頻譜圖像。在該實 施方式中，作為一例，對以心臟為攝影對象、生成在收縮期(systolic phase) 從左心室(left ventricle)流出的血流的多普勒頻譜圖像、和在擴展期
(diastolicphase)向左心室流入的血流的多普勒頻譜圖像的情況進行說明。 作為超聲波探頭2，使用將多個超聲波振子(ultrasonic transducer)沿 規(guī)定方向(掃描方向)配置為1列的一維陣列探頭(ID array probe)?；蛘?， 作為超聲波探頭2也可以使用多個超聲波振子排列成二維的二維陣列探頭
(2D array probe)。通過使用二維陣列探頭，能夠以超聲波掃描三維的區(qū)域， 能夠取得三維的區(qū)域中的體數(shù)據(jù)(volumedata)。此外，作為超聲波探頭2， 也可以使用將多個超聲波振子沿掃描方向排列為1列的一維探頭、且通過 使超聲波振子沿正交于掃描方向的方向機械地擺動而能夠進行三維區(qū)域的 掃描的一維陣列探頭。
收發(fā)部3具備發(fā)送部和接收部。收發(fā)部3對超聲波探頭2供給電信號 而產(chǎn)生超聲波，接收超聲波探頭2接收到的回波(echo)信號。收發(fā)部3 按照規(guī)定的重復(fù)頻率(PRF)，使超聲波探頭2收發(fā)超聲波。
收發(fā)部3的發(fā)送部具備未圖示的時鐘(clock)產(chǎn)生電路、發(fā)送延遲電 路及脈沖器(pulsar)電路。時鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生決定超聲波信號的發(fā)送定時
(timing)及發(fā)送頻率的時鐘頻率的時鐘信號。發(fā)送延遲電路在超聲波的發(fā) 送時施加延遲而實施發(fā)送焦點(focus)。脈沖器電路具有基于與各超聲波振 子對應(yīng)的獨立頻道(channel)的數(shù)量的脈沖器。脈沖器電路以施加了延遲的發(fā)送定時產(chǎn)生驅(qū)動脈沖，對超聲波探頭2的各超聲波振子供給電信號。
此外，收發(fā)部3的接收部具備未圖示的前置放大器(preamplifier)電 路、A/D變換電路、接收延遲電路及加法電路。前置放大器電路將從超聲 波探頭2的各超聲波振子輸出的回波信號按照接收頻道放大。A/D變換電 路對被放大的回波信號進行A/D變換。接收延遲電路對A/D變換后的回波 信號施加決定接收指向性所需要的延遲時間。加法電路將施加了延遲時間 的回波信號相加。通過該相加，強調(diào)了來自對應(yīng)于接收指向性的方向的反 射成分。另外，有時將由該收發(fā)部3加法處理后的信號稱作"RF信號"。 從收發(fā)部3輸出的RF信號被輸出給信號處理部4。
信號處理部4具備B模式(B-mode)處理部41和多普勒處理部42。 從收發(fā)部3輸出的信號被任一個處理部實施規(guī)定的處理。
B模式處理部41進行回波的振幅信息的影像化，從回波信號生成B模 式超聲波光柵數(shù)據(jù)(raster data)。具體而言，B模式處理部41對從收發(fā)部 3發(fā)送的信號進行帶通濾波(Band Pass Filter)處理，然后檢波輸出信號的 包絡(luò)線，接著，B模式處理部41通過對檢波到的數(shù)據(jù)實施基于對數(shù)變換的 壓縮處理，進行回波的振幅信息的影像化。
多普勒處理部42例如通過脈沖多普勒法(PW多普勒法)生成血流信 息。根據(jù)脈沖多普勒法，由于使用脈沖波，所以可以檢測某個特定的深度 的多普勒偏移頻率(Doppler shift frequency)成分。由于這樣具有距離解析 力，所以可以測量特定部位的血流的速度。多普勒處理部42通過對從收發(fā) 部3發(fā)送的信號檢波具有規(guī)定的大小的觀測點內(nèi)的接收信號，提取多普勒 偏移頻率成分。進而，多普勒處理部42通過實施FFT處理，生成表示具有 規(guī)定的大小的觀測點內(nèi)的血流速度的多普勒頻率分布。
多普勒處理部42具備未圖示的正交檢波(quadrature detection)部、距 離波門(RG)處理部、墻式濾波器(wall filter)及FFT運算部。
正交檢波部具備數(shù)字(digital)方式的混頻器(mixer)和低通濾波器 (Low Pass Filter) (LPF)而分別與實部成分和虛部成分對應(yīng)，正交檢波 (quadrature detection) RF信號。并且，正交檢波部輸出正交檢波到的數(shù)字 量的IQ信號。通過該檢波，從RF信號提取基帶(baseband)的多普勒信 號(實部成分及虛部成分IQ信號)。距離波門(RG)處理部接受從正交檢波部輸出的IQ信號，通過將該 IQ信號的高頻成分除去，得到僅由多普勒偏移頻率成分構(gòu)成的多普勒信號。 并且，距離波門處理部從僅由多普勒偏移頻率成分構(gòu)成的多普勒信號中， 提取被檢體內(nèi)的希望深度的多普勒信號。
墻式濾波器從在距離波門處理部中指定的位置的多普勒信號(IQ信號) 中除去表示運動較慢的血管壁(bloodvessel wall)及心臟壁等的不需要的 低頻多普勒信號。接著，墻式濾波器提取要檢測的血流的多普勒信號(IQ 信號)。
FFT運算部通過對由墻式濾波器提取的多普勒信號(IQ信號)進行頻 率解析，得到作為其解析結(jié)果的多普勒頻譜信號。
顯示控制部9將由FFT運算部求出的多普勒頻譜信號顯示在顯示部11 上。具體而言，顯示控制部9將在縱軸表示頻率f (速度v)、橫軸表示時 間t的多普勒頻譜圖像顯示在顯示部11上。
圖像生成部5基于由B模式處理部41處理后的數(shù)據(jù)生成超聲波圖像數(shù) 據(jù)。例如，圖像生成部5具備DSC (Digital Scan Converter:數(shù)字掃描變換 器)，為了得到由直角坐標系表示的圖像，將由B模式處理部41處理后的 數(shù)據(jù)變換為用直角坐標系表示的圖像數(shù)據(jù)(掃描變換(scan conversion)處 理。例如，圖像生成部5基于B模式超聲波光柵數(shù)據(jù)生成作為二維信息的 斷層像數(shù)據(jù)，并將該斷層像數(shù)據(jù)輸出給顯示控制部9。顯示控制部9將基于
該斷層像數(shù)據(jù)的斷層像顯示在顯示部11上。
另夕卜，如果通過超聲波探頭2和收發(fā)部3執(zhí)行體掃描(volume scan) 而取得體數(shù)據(jù)，則圖像生成部5通過對該體數(shù)據(jù)實施體繪制(volume rendering),生成立體地表示被檢體的組織形狀的三維圖像數(shù)據(jù)。此外，圖 像生成部5也可以通過對體數(shù)據(jù)實施MPR處理(Multi Plannar Reconstruction:多平面重建)，生成任意截面的圖像數(shù)據(jù)(MPR圖像數(shù)據(jù))。 圖像生成部5將三維圖像數(shù)據(jù)及MPR圖像數(shù)據(jù)等的超聲波圖像數(shù)據(jù)輸出給 顯示控制部9。顯示控制部9將基于三維圖像數(shù)據(jù)的三維圖像及基于MPR 圖像數(shù)據(jù)的MPR圖像顯示在顯示部11上。 (觀測點的設(shè)定)
在將斷層像或三維圖像等的超聲波圖像顯示在顯示部11上的狀態(tài)下，操作者利用操作部12在該超聲波圖像上指定想要取得血流信息的位置。具 體而言，通過在超聲波圖像上設(shè)定觀測點(距離波門)，指定想要取得血流 信息的位置。觀測點(距離波門)具有規(guī)定的大小。由該觀測點(距離波
門)指定的范圍是作為多普勒掃描(Doppler scan)的對象的范圍，取得該 觀測點的血流信息。
在該實施方式中，通過設(shè)定多個觀測點(距離波門)，取得多個部位的 血流信息。例如，左心室流入血流及左心室流出血流的測量適合于心功能 的評價。因此，通過觀測點(距離波門)指定左心室流入血流產(chǎn)生的部位 和左心室流出血流產(chǎn)生的部位。左心室流入血流在二尖瓣(mitral valve) 前端產(chǎn)生，左心室流出血流在主動脈瓣(aortic valve)前端產(chǎn)生。因此，將 表示二尖瓣前端與主動脈瓣前端的超聲波圖像顯示在顯示部11上，在顯示 于該超聲波圖像上的二尖瓣前端的位置和主動脈瓣前端的位置上設(shè)定觀測 點(距離波門)，從而能夠測量左心室流入血流和左心室流出血流。以下， 對觀測點(距離波門)的具體的設(shè)定例進行說明。 (第l設(shè)定例)
首先，參照圖4對第1設(shè)定例進行說明。圖4是用來說明觀測點的第1 設(shè)定例的圖，是示意地表示斷層像的圖。在第1設(shè)定例中，取得被檢體的 斷層像而顯示在顯示部11上，在顯示于該斷層像上的二尖瓣前端的位置和 主動脈瓣前端的位置上設(shè)定觀測點(距離波門)。
首先，通過超聲波探頭2和收發(fā)部3，用超聲波掃描被檢體內(nèi)的截面來 取得該截面的接收信號。B模式處理部41基于該接收信號生成該截面的B 模式超聲波光柵數(shù)據(jù)。圖像生成部5基于B模式超聲波光柵數(shù)據(jù)，生成表 示該截面上的組織的斷層像數(shù)據(jù)。如圖4所示，顯示控制部9將基于該斷 層像數(shù)據(jù)的斷層像100顯示在顯示部11上。 一邊改變被檢體上的超聲波探 頭2的位置和角度， 一邊通過超聲波探頭2和收發(fā)部3進行掃描，以在斷 層像100上顯示二尖瓣前端和主動脈瓣前端。
操作者一邊觀察顯示在顯示部11上的斷層像100， 一邊利用操作部12 指定顯示在斷層像100上的二尖瓣前端的位置和主動脈瓣前端的位置。例 如，顯示控制部9將在斷層像100上可移動的觀測點102和觀測點104顯 示在顯示部11上。觀測點102和觀測點104分別具有規(guī)定的大小。通過觀測點102和觀測點104能夠分別指定規(guī)定的大小的范圍。另外，操作者通 過利用操作部12，可以變更觀測點102和觀測點104的大小。操作者通過 觀測點102和觀測點104分別指定二尖瓣前端的位置和主動脈瓣前端的位 置。顯示控制部9將表示超聲波的收發(fā)方向的線狀的取樣線(sample line) 101和取樣線103重疊在斷層像100上而顯示在顯示部11上。操作者通過 利用操作部12，能夠使取樣線101和取樣線103沿掃描方向(箭頭A的方 向)移動。此外，操作者通過利用操作部12，能夠使觀測點102在取樣線 101上沿超聲波的收發(fā)方向(箭頭B的方向)移動。同樣，操作者通過利 用操作部12，能夠使觀測點104在取樣線103上沿超聲波的收發(fā)方向移動。
例如，操作者通過利用操作部12，使取樣線101移動到二尖瓣前端的 位置，再通過使觀測點102沿收發(fā)方向(箭頭B的方向)移動，由觀測點 102指定二尖瓣前端的位置。同樣，操作者通過利用操作部12，使取樣線 103移動到主動脈瓣前端的位置，再通過使觀測點104沿收發(fā)方向(箭頭B 的方向)移動，由觀測點104指定主動脈瓣前端的位置。這樣，如果通過 觀測點(距離波門)指定想要觀測血流的部分，則從用戶接口 (UI) 10對 控制部13輸出表示斷層像100上的觀測點的位置的坐標信息。
另外，也可以通過肘節(jié)(toggle)動作來切換觀測點102和觀測點104 的操作。例如，在操作部12上設(shè)置切換開關(guān)(switch),在默認(default) 的狀態(tài)下，顯示控制部9將觀測點104固定在斷層像上而顯示在顯示部11 上。在此狀態(tài)下，操作者通過利用操作部12能夠進行觀測點102的操作。 并且，通過操作者將切換開關(guān)按下，顯示控制部9將觀測點102固定顯示 在斷層像上，操作者通過利用操作部12而能夠進行觀測點104的操作。 (角度修正)
進而，在斷層像100上求出設(shè)定了觀測點102的部位的血流與超聲波 束(beam)的收發(fā)方向所成的角度。同樣，在斷層像100上求出設(shè)定了觀 測點104的部位的血流與超聲波束的收發(fā)方向所成的角度。例如，顯示控 制部9將用來指定血流的方向的線狀的角標記(angle marker)重疊在斷層 像100上而顯示在顯示部11。操作者利用操作部12使角標記與血流的方向 一致。具體而言，操作者利用操作部12，使角標記的方向與設(shè)定了觀測點 102的部位的血流的方向一致。同樣，操作者利用操作部12，使角標記的方向與設(shè)定了觀測點104的部位的血流的方向一致。該角標記的方向表示
血流的方向?？刂撇?3求出設(shè)定了觀測點102的部位的超聲波束的收發(fā)方 向與角標記的方向之間的角度，將該角度輸出給多普勒處理部42。同樣， 控制部13求出設(shè)定了觀測點104的部位的超聲波束的收發(fā)方向與角標記的 方向之間的角度，并將該角度輸出給多普勒處理部42。多普勒處理部42 利用各個角度求出觀測點102及觀測點104的血流的速度。
控制部13如果從用戶接口 (UI) IO接受到由操作者指定的各觀測點 (距離波門)的坐標信息，則將各觀測點的坐標信息輸出給收發(fā)部3和信 號處理部4的多普勒處理部42。
收發(fā)部3按照由控制部13設(shè)定的觀測點(距離波門)的坐標信息，通 過超聲波探頭2使超聲波束偏向。并且，收發(fā)部3通過進行基于脈沖多普 勒法的多普勒掃描，取得各觀測點的多普勒信息(血流信息)。并且，多普 勒處理部42按照由控制部13設(shè)定的觀測點(距離波門)，求出各觀測點的 血流速度。在上述例子中，由觀測點102指定二尖瓣前端的位置，由觀測 點104指定主動脈瓣前端的位置。因此，收發(fā)部3取得二尖瓣前端的多普 勒信息和主動脈瓣前端的多普勒信息。多普勒處理部42求出由觀測點102 指定的二尖瓣前端的血流速度和由觀測點104指定的主動脈瓣前端的血流 速度。多普勒處理部42利用超聲波束的收發(fā)方向與血流所成的角度求出血 流速度。
(段掃描(segment scan ))
在該實施方式中，收發(fā)部3通過在控制部13的控制下執(zhí)行段掃描，取 得由觀測點102和觀測點104指定的各位置的多普勒信息。參照圖5對在 該實施方式中執(zhí)行的段掃描進行說明。圖5是表示有關(guān)該實施方式的超聲 波圖像取得裝置執(zhí)行的掃描的順序的圖。在圖5中，橫軸表示時間(t)。
控制部13具有未圖示的存儲裝置，在該存儲裝置中預(yù)先存儲有掃描條 件。在該實施方式中，收發(fā)部3在控制部13的控制下，對相同的觀測點多 次連續(xù)地收發(fā)超聲波，然后，對其他觀測點多次連續(xù)地收發(fā)超聲波。接著， 收發(fā)部3對相同的觀測點多次連續(xù)地收發(fā)超聲波，周期性地對各觀測點收 發(fā)超聲波。例如，在指定了兩個觀測點的情況下，收發(fā)部3在控制部13的 控制下，對一個觀測點多次連續(xù)地收發(fā)超聲波，然后，對另一觀測點多次連續(xù)地收發(fā)超聲波。接著，收發(fā)部3交替地對各觀測點多次連續(xù)地收發(fā)超 聲波。在掃描條件中，包含有對相同的觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的次數(shù)、以
及脈沖重復(fù)頻率(PFR)等。操作者能夠利用操作部12任意地變更該次數(shù)。
例如，在通過觀測點102和觀測點104指定了兩個部位的情況下，如 圖5所示，收發(fā)部3在控制部13的控制下，對觀測點A (觀測點102)連 續(xù)收發(fā)N次超聲波，然后，對觀測點B (觀測點104)連續(xù)收發(fā)N次超聲 波。接著，收發(fā)部3對觀測點A (觀測點102)和觀測點B (觀測點104) 交替地各收發(fā)N次超聲波。另外，在圖5所示的例子中，收發(fā)部3按照脈 沖重復(fù)頻率fr對各觀測點收發(fā)超聲波。
收發(fā)部3將通過多普勒掃描取得的各觀測點的多普勒信息輸出給多普 勒處理部42。多普勒處理部42通過在控制部13的控制下對從收發(fā)部3輸 出的多普勒信息進行頻率解析，依次生成各觀測點的多普勒頻譜圖像。在 該實施方式中，多普勒處理部42在控制部13的控制下，依次生成觀測點 A (觀測點102)的多普勒頻譜圖像和觀測點B (觀測點104)的多普勒頻 譜圖像。并且，顯示控制部9將觀測點102的多普勒頻譜圖像和觀測點104 的多普勒頻譜圖像顯示在顯示部12上。
另外，通過超聲波探頭2、收發(fā)部3及控制部13構(gòu)成本發(fā)明的"多普 勒掃描部"的一例。此外，多普勒處理部42相當于本發(fā)明的"處理部"的 一例。此外，由超聲波探頭2、收發(fā)部3、 B模式處理部41及圖像生成部5 構(gòu)成本發(fā)明的"圖像取得部"的一例。
這里，參照圖6對通過有關(guān)該實施方式的段掃描取得的多普勒頻譜圖 像進行說明。圖6是表示通過有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取得裝 置取得的多普勒頻譜圖像的一例的圖。在圖6中，橫軸表示時間(t)，縱 軸表示血流的速度(v)。
多普勒頻譜圖像210表示觀測點104的血流的速度。觀測點104由于 設(shè)定在主動脈瓣前端的位置上，所以多普勒頻譜圖像210表示主動脈瓣前 端的左心室流出血流的速度。另一方面，多普勒頻譜圖像220表示觀測點 102的血流的速度。觀測點102由于設(shè)定在二尖瓣前端的位置上，所以多普 勒頻譜圖像220表示二尖瓣前端的左心室流入血流的速度。
以上，根據(jù)有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置l，通過各多次(N次)交替地對各觀測點收發(fā)超聲波，能夠不使多普勒速度范圍(range) (fr) 降低而取得各觀測點的多普勒頻譜圖像。此外，由于分別在相同的心率下 求出左心室流入血流的速度和左心室流出血流的速度，所以即使在心率的 周期中有變動，左心室射血分數(shù)(E/F)等的指標也不易變得不穩(wěn)定。此外， 可以實現(xiàn)指標的再現(xiàn)性的提高。 (與以往技術(shù)的比較)
這里，參照圖5和圖16，比較有關(guān)該實施方式的超聲波的收發(fā)方法和 有關(guān)以往技術(shù)的收發(fā)方法。圖16是表示有關(guān)以往技術(shù)的掃描的順序的圖。 在圖16中，橫軸表示時間(t)。
例如，在取得兩個觀測點的多普勒頻譜圖像的情況下，在以往技術(shù)中， 如圖16所示，通過對觀測點A和觀測點B交替地各收發(fā)1次超聲波，取 得觀測點A的多普勒頻譜圖像和觀測點B的多普勒頻譜圖像。根據(jù)有關(guān)該 以往技術(shù)的收發(fā)方法，脈沖重復(fù)頻率PRF變?yōu)橐话?，所以多普勒速度范?與其對應(yīng)而變?yōu)橐话?。結(jié)果，有在多普勒圖像中發(fā)生重疊現(xiàn)象的問題。
相對于此，根據(jù)有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置1，通過對觀測 點A和觀測點B交替地各收發(fā)N次超聲波，能夠不使多普勒速度范圍降低 而取得觀測點A的多普勒頻譜圖像和觀測點B的多普勒頻譜圖像。
但是，根據(jù)有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置1，在對某個觀測點 連續(xù)多次收發(fā)超聲波的期間，對于其他觀測點不收發(fā)超聲波。因此，有在 各觀測點的多普勒頻譜圖像中發(fā)生周期性的數(shù)據(jù)的缺失的問題。例如，在 對觀測點102(觀測點A)收發(fā)超聲波的時間段中，不能取得觀測點104 (觀 測點B)的血流信息。同樣，在對觀測點104 (觀測點B)收發(fā)超聲波的時 間段中，不能取得觀測點102 (觀測點A)的血流信息。因而，如圖6所示， 在觀測點104的多普勒頻譜圖像210中發(fā)生周期性的數(shù)據(jù)的缺失部211 。在 觀測點102的多普勒頻譜圖像220中也發(fā)生周期性的數(shù)據(jù)的缺失部221。
并且，使對各觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的時間間隔越長，則在各觀測點 不能取得血流信息的時間越長。所以，在該實施方式中，通過對周期性地 缺失的數(shù)據(jù)進行插補，生成時間上連續(xù)的多普勒頻譜圖像。插補部6進行 該插補。對于插補部6在后面說明。
對相同的觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的次數(shù)N優(yōu)選地根據(jù)脈沖重復(fù)頻率PRF、和對相同的觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的時間的長度來決定。例如，優(yōu)
選地基于脈沖重復(fù)周期PFR決定次數(shù)N，以使連續(xù)掃描相同的觀測點的時 間的長度為100[ms]以內(nèi)。作為一例，在脈沖重復(fù)頻率PRF是4[kHz]、對 相同的觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的時間的長度為lOO[msj的情況下，次數(shù)N 最大為400次。即，在脈沖重復(fù)頻率PRF是4[kHz]的情況下，優(yōu)選地以400 次以下的次數(shù)對相同的觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波。此外，優(yōu)選地使對相同的 觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的時間的長度為100[ms]以下。在連續(xù)對相同的觀測 點收發(fā)超聲波的期間，另一個觀測點的數(shù)據(jù)缺失。為了通過插補部6的插 補處理求出該缺失的數(shù)據(jù)，優(yōu)選為100[ms]以下。次數(shù)N依賴于脈沖重復(fù) 頻率PRF，但為了使對相同的觀測點連續(xù)收發(fā)超聲波的時間的長度為 100[ms]以下，次數(shù)N優(yōu)選的是幾十次 幾百次之間。 (插補處理)
接著，參照圖2、圖7、圖8A、圖8B及圖9對插補部6的插補處理進 行說明。圖7是用來說明對在多普勒頻譜圖像中數(shù)據(jù)缺失的部分進行插補 處理的圖。在圖7中，橫軸表示時間(t)。圖8A是表示平均流速Vm的圖。 圖8B是表示頻譜的分散o以及功率譜的圖。
如上所述，在觀測點102 (觀測點A)的多普勒頻譜圖像220中，發(fā)生 周期性的數(shù)據(jù)的缺失部221。此外，在觀測點104 (觀測點B)的多普勒頻 譜圖像210中，也發(fā)生周期性的數(shù)據(jù)的缺失部211。所以，在該實施方式中， 通過對周期性缺失的數(shù)據(jù)進行插補，生成連續(xù)的多普勒頻譜圖像。在該實 施方式中，通過基于被檢體的ECG (Electrocardiogram:心電圖)信號，通 過ARMAX模型(Auto Regressive and Moving Average Exogenous model) 等的參數(shù)模型(parametric model)的系統(tǒng)辨識，推測數(shù)據(jù)缺失的部分的頻 譜。
例如，如圖7所示，在對觀測點B (觀測點104)收發(fā)超聲波的時間段， 在觀測點A (觀測點102)的多普勒頻譜圖像中發(fā)生起因于該收發(fā)的間隙 (gap) (B)。該間隙(B)相當于多普勒頻譜圖像220的數(shù)據(jù)的缺失部221。 在該實施方式中，插補部6基于在數(shù)據(jù)的缺失部(間隙B)發(fā)生的時間段 的之前的時點取得的觀測點A的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)求出特征量。并且， 插補部6利用該特征量和ECG信號，計算(前向推測)ARMAX模型的前向預(yù)測系數(shù)列a (kl)、 b (k2)、……、及殘差的帶(band)寬BW系數(shù)c (k3)、……。例如，插補部6求出平均流速Vm、多普勒頻譜的分散o、 以及多普勒頻譜的總功率(total power) TP而作為特征量。接著，插補部6 利用基于在缺失部(間隙B)發(fā)生之前的時點取得的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù) 求出的這些系數(shù)，預(yù)測缺失部(間隙B)的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)(推測數(shù) 據(jù))。此外，為了使缺失部(間隙B)的推測數(shù)據(jù)與實際取得的觀測點A的 多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)(實際數(shù)據(jù))的連接良好，通過將實際數(shù)據(jù)與推測數(shù) 據(jù)交迭(overlap)來進行混合(blend)處理(合成處理)。作為混合處理， 例如通過將實際數(shù)據(jù)與推測數(shù)據(jù)加權(quán)相加，使實際數(shù)據(jù)與推測數(shù)據(jù)的連接 良好。此外，在推測數(shù)據(jù)的輸出所需要的時間較短的情況下，也可以從時 間的反方向(后向)進行推測處理(后向推測)。在此情況下，通過對由前 向推測得到的推測數(shù)據(jù)和由后向推測得到的推測數(shù)據(jù)進行混合處理，求出 缺失部(間隙B)的頻譜。
參照圖2對插補部6的具體的處理進行說明。插補部6具備特征量計 算部61、標準化部62、系統(tǒng)辨識部63、 BPF64、標準化部65、模型推測 部66及加法部67。
在該實施方式中，利用設(shè)在超聲波圖像取得裝置1的外部的心電計取 得被檢體的心電波形(ECG信號)，并輸出給超聲波圖像取得裝置l?？刂?部13接受從心電計輸出的ECG信號，并將該ECG信號輸出給插補部6。
特征量計算部61接受從多普勒處理部42輸出的多普勒頻譜圖像SP (f)，求出功率譜的時間變化。接著，特征量計算部61求出數(shù)據(jù)的缺失部 (間隙)發(fā)生的時間段之前的時點的特征量。特征量計算部61求出例如平 均流速Vm、頻譜的分散o及頻譜的總功率TP作為特征量。為了對在觀測 點A (觀測點102)缺失的數(shù)據(jù)進行插補，特征量計算部61基于觀測點A 的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)，求出數(shù)據(jù)的缺失部(間隙B)發(fā)生的時間段之前 的時點的平均流速Vm、頻譜的分散o及總功率TP。此外，為了對在觀測 點B (觀測點104)缺失的數(shù)據(jù)進行插補，特征量計算部61基于觀測點B 的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)，求出數(shù)據(jù)的缺失部(間隙A)發(fā)生的時間段之前 的時點的平均流速Vm、頻譜的分散o及總功率TP。在以下的說明中，對 將觀測點A的多普勒頻譜圖像中缺失的數(shù)據(jù)進行插補的情況進行說明。以下表示用來求出平均流速Vm、頻譜的分散o及總功率TP的式子。
式(1)是用來求出平均流速Vm的式子。式(2)是用來求出分散o 的式子。式(3)是用來求出總功率TP的式子。在式(1) 式(3)中，P (f)表示功率譜(power spectrum), f是用FFT的取樣頻率fs進行了標準 化的頻率，C表示聲速。在該實施方式中，由于將左心室流入血流的多普 勒頻譜圖像SP (f)作為輸入，所以僅使用正側(cè)的速度成分來計算。作為一 例，設(shè)FFT的頻率的點(point)數(shù)k為1^0 95。
此外，圖8A及圖8B中表示平均流速Vm、分散o及功率譜。在圖8A 所示的圖表(graph)中，橫軸表示時間(t)，縱軸表示用FFT的取樣頻率 fs進行了標準化的頻率(f)。圖8A所示的圖表表示各時間的平均流速Vm。 此外，在圖8B所示的圖表中，橫軸表示用FFT的取樣頻率fs進行了標準 化的頻率(f)，縱軸表示強度。圖8B所示的圖表表示各時間的平均流速 Vm、分散o及功率[dB]。
特征量計算部61基于觀測點A的多普勒頻譜圖像的數(shù)據(jù)，求出各時相 的Vm (n)、 o (n)及TP (n)，輸出給標準化部62。標準化部62將觀測 點A的各時相的Vm (n)、 o (n)及TP (n)標準化。進而，標準化部62 從控制部13接受作為外部確定輸入(deterministic external input)的ECG 信號，并將該ECG信號標準化。并且，標準化部62將標準化后的Vm (n)、 o (n)、 TP (n)及ECG信號輸出給系統(tǒng)辨識部63。
式(3 )系統(tǒng)辨識部63利用作為觀測點A的特征量的Vm (n)、 o (n)及TP (n)、和作為外部確定輸入的ECG信號進行系統(tǒng)辨識，從而求出ARMAX 模型的前向預(yù)測系數(shù)列ak、 bk及Ck。在基于ARMAX模型等參數(shù)模型的系 統(tǒng)辨識中，以血流的心率周期為基準，求出回歸(regression)為表示多普 勒頻譜的變動的系數(shù)列數(shù)據(jù)。
這里，參照圖3對系統(tǒng)辨識部63的詳細的內(nèi)容進行說明。圖3是表示 有關(guān)本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)辨識部的詳細的例子的框圖。在圖3中，表 示基于左心室流入血流的多普勒頻譜圖像SP (f)和ECG信號進行系統(tǒng)辨 識的情況。示意地表示平均流速Vm和分散o ，頻譜多普勒處理器(spectmm Doppler processer)作為一例而對圖8A所示的頻譜圖像中的時刻2秒附近 的頻譜進行模型化。在ARMAX模型的系統(tǒng)辨識中，計算回歸為以血流的 心率周期為基準的頻譜變動的模型的系數(shù)列數(shù)據(jù)。
BPF64接受ARMAX模型的系數(shù)Ck和白噪聲(white noise)，對噪聲源 施加頻帶限制，并將該輸出值n (n)輸出給模型推測部66。此外，標準化 部65從控制部13接受作為外部確定輸入的ECG信號，將該ECG信號標 準化，并輸出給模型推測部66。
模型推測部66通過進行使用了 ARMAX模型的頻譜推測處理，推測缺 失的頻譜。在該實施方式中，模型推測部66僅進行前向推測，除了噪聲以 外，還將確定的ECG信號作為外部輸入添加。這里，將ARMAX模型的預(yù) 測輸出在式(4)中表示。
<formula>formula see original document page 21</formula>
這里， <formula>formula see original document page 21</formula>
在式(4)中，ak、 bk及Ck是ARMAX模型的系數(shù)，u (n)是將ECG 信號的時間軸和振幅標準化后的波形。另外，在式(4)中，用行列式表示 多普勒頻譜圖像的特征量。
加法部67通過將由ARMAX模型推測的推測數(shù)據(jù)與實際取得的表示觀測點A的多普勒頻譜圖像的實際數(shù)據(jù)結(jié)合，生成觀測點A的連續(xù)的多普勒
頻譜圖像數(shù)據(jù)。此時，加法部67通過在圖7所示的實際數(shù)據(jù)與推測數(shù)據(jù)的 邊界上將實際數(shù)據(jù)與推測數(shù)據(jù)混合(blend)，生成混合數(shù)據(jù)。并且，插補部 6將實施了插補處理的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)輸出給顯示處理部7。此外，插 補部6對于觀測點B的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)也通過相同的處理進行插補。
此外，插補部6也可以從多普勒處理部42接受多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)， 基于缺失了數(shù)據(jù)的部分的前后的數(shù)據(jù)沿時間方向插補，來求出缺失的部分 的數(shù)據(jù)。例如，插補部6通過基于多普勒頻譜圖像210的數(shù)據(jù)的缺失部211 的前后的數(shù)據(jù)沿時間方向插補，求出缺失部2U的數(shù)據(jù)。
圖9中表示通過插補部6的插補處理生成的多普勒頻譜圖像。圖9是 表示通過有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像裝置取得的多普勒頻譜圖像 的一例的圖。在圖9中，橫軸表示時間(t)，縱軸表示血流的速度(v)。 顯示控制部9將由插補部6插補后的多普勒頻譜圖像顯示在顯示部11上。
多普勒頻譜圖像310表示觀測點104的血流的速度。由于觀測點104 設(shè)定在主動脈瓣前端的位置上，所以多普勒頻譜圖像310表示主動脈瓣前 端的左心室流出血流的速度。另一方面，多普勒頻譜圖像320表示觀測點 102的血流的速度。由于觀測點102設(shè)定在二尖瓣前端的位置上，所以多普 勒頻譜圖像320表示二尖瓣前端的左心室流入血流的速度。
顯示控制部9例如如圖9所示，將多普勒頻譜圖像310和多普勒頻譜 圖像320同時顯示在顯示部11上。在圖9所示的例子中，顯示控制部9將 多普勒頻譜圖像310和多普勒頻譜圖像320排列顯示在顯示部11上。
通過插補部6的插補處理，對各多普勒頻譜圖像的周期性的數(shù)據(jù)的缺 失進行插補，所以如圖9所示，能夠得到連續(xù)的多普勒頻譜圖像310、 320。
這里，通過仿真確認了 ARMAX模型的動作。參照圖IO對該仿真結(jié)果 進行說明。圖IO是表示仿真結(jié)果的一例的圖。在圖10中，縱軸表示用fs 進行了標準化的頻率，橫軸表示時間。在仿真中，使用了表示流速變化較 劇烈的心臟的左心室流入血流的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)。設(shè)段掃描的間隙為 lOO[ms]。在從時刻0秒到時刻1秒之間，不進行段掃描，是連續(xù)的多普勒 頻譜。從時刻1秒到時刻2秒之間的多普勒頻譜圖像是段掃描執(zhí)行時的圖 像，是通過推測求出的插補圖像。在圖10中，區(qū)域(1)、 (3)、 (5)、 (7)、(9)的頻譜是基于ARMAX模型的推測頻譜。另一方面，區(qū)域(2)、 (4)、 (6)、 (8)、 (10)的頻譜是通過多普勒掃描實際取得的實際頻譜。根據(jù)該 仿真結(jié)果可知，在速度變化較劇烈的心臟內(nèi)的血流圖像中，即使在段掃描 的間隙較大的情況下，也能夠得到穩(wěn)定的多普勒頻譜圖像。
另外，也可以是，控制部13將從心電計接受的ECG信號輸出給顯示 控制部9，顯示控制部9將該ECG信號與多普勒頻譜圖像310、 320 —起顯 示在顯示部11上。顯示控制部9按照時間軸的刻度(scale)而將ECG信 號與多普勒頻譜圖像310、 320排列顯示在顯示部11上。
此外，顯示處理部7從插補部6接受插補處理后的多普勒頻譜圖像數(shù) 據(jù)，通過跟蹤(trace)該多普勒頻譜圖像的邊緣而生成跟蹤波形。具體而 言，顯示處理部7沿時間方向跟蹤在從插補部6輸出的多普勒頻譜圖像中 表示的波形的最大速度Vp，從而生成Vp的跟蹤波形。由此，最大速度Vp 的跟蹤波形成為跟蹤多普勒頻譜圖像的邊緣部的波形。例如，顯示處理部7 通過跟蹤多普勒頻譜圖像310上表示的波形的邊緣，生成表示左心室流出 血流的速度的跟蹤波形。此外，顯示處理部7通過跟蹤在多普勒頻譜圖像 320上表示的波形的邊緣，生成表示左心室流入血流的速度的跟蹤波形。并 且，顯示控制部9將左心室流出血流的跟蹤波形和左心室流入血流的跟蹤 波形顯示在顯示部ll上。例如，顯示控制部9將多普勒頻譜圖像和跟蹤波 形重疊顯示在顯示部ll上。此外，顯示處理部7將多普勒頻譜圖像310的 跟蹤波形和多普勒頻譜圖像320的跟蹤波形輸出給運算部8。 (結(jié)合處理)
在該實施方式中，也可以將兩個多普勒頻譜圖像結(jié)合而生成1個多普 勒頻譜圖像，并將該多普勒頻譜圖像顯示在顯示部11上。參照圖11對該 結(jié)合處理進行說明。圖11是表示由有關(guān)本發(fā)明的實施方式的超聲波圖像取 得裝置取得的多普勒頻譜圖像的 一例的圖。
顯示處理部7從插補部6接受實施了插補處理的兩個多普勒頻譜圖像 數(shù)據(jù)，并通過將兩個多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)合成而生成1個多普勒頻譜圖像 數(shù)據(jù)。在該實施方式中，觀測點102設(shè)定在二尖瓣前端，觀測點102的多 普勒頻譜圖像320表示左心室流入血流的速度。因此，在多普勒頻譜圖像 320上表示的速度成分偏向于正側(cè)。另一方面，觀測點104設(shè)定在主動脈瓣前端，觀測點104的多普勒頻譜圖像310表示左心室流出血流的速度。因 此，在多普勒頻譜圖像310上表示的速度成分偏向于負側(cè)。
所以，在該實施方式中，對于觀測點102的多普勒頻譜圖像320使用 正側(cè)的速度成分、對于觀測點104的多普勒頻譜圖像310使用負側(cè)的速度 成分而生成1個多普勒頻譜圖像。顯示處理部7從觀測點102的多普勒頻 譜圖像320中提取表示速度成分的正側(cè)的圖像，從觀測點104的多普勒頻 譜圖像310中提取表示速度成分的負側(cè)的圖像。并且，顯示處理部7通過 將表示速度成分的正側(cè)的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)與表示速度成分的負側(cè)的多 普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)結(jié)合，生成1個多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)。顯示處理部7將 結(jié)合后的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)輸出給顯示控制部9。顯示控制部9將結(jié)合后 的多普勒頻譜圖像顯示在顯示部ll上。另外，顯示處理部7相當于本發(fā)明 的"結(jié)合部"的一例。
在圖11中表示結(jié)合后的多普勒頻譜圖像的一例。在圖11中，橫軸表 示時間(t)，縱軸表示血流的速度(v)。多普勒頻譜圖像410是從觀測點 104的多普勒頻譜圖像310中提取的表示速度成分的負側(cè)的圖像。另一方 面，多普勒頻譜圖像420是從觀測點102的多普勒頻譜圖像320中提取的 表示速度成分的正側(cè)的圖像。顯示處理部7通過將表示速度成分的正側(cè)的 多普勒頻譜圖像420和表示速度成分的負側(cè)的多普勒頻譜圖像410結(jié)合而 生成1個多普勒頻譜圖像400。顯示控制部9使該多普勒頻譜圖像400顯示 在顯示部11上。另外，顯示控制部9也可以接受從控制部13輸出的ECG 信號，將多普勒頻譜圖像400與該ECG信號同時顯示在顯示部U上。顯 示控制部9按照時間軸的刻度而將ECG信號與多普勒頻譜圖像400排列顯
示在顯示部11上。
以上，通過將表示左心室流出血流的速度的多普勒頻譜圖像410和表 示左心室流入血流的速度的多普勒頻譜圖像420結(jié)合為1個多普勒頻譜圖 像而顯示，操作者能夠容易地識別相同時相的左心室流出血流的速度與左 心室流入血流的速度。即，不觀察各個多普勒頻譜圖像，而僅通過觀察1 個多普勒頻譜圖像，就能夠掌握左心室流出血流的速度和左心室流入血流 的速度。此外，還具有在心功能的評價中使用的左心室射血分數(shù)(E/F)等 的指標的計算變得更容易的效果。此外，顯示處理部7也可以將表示多普勒頻譜圖像310的邊緣的跟蹤
波形重疊在多普勒頻譜圖像410上、將表示多普勒頻譜圖像320的邊緣的 跟蹤波形重疊在多普勒頻譜圖像420上而顯示在顯示部11上。進而，顯示 處理部7將結(jié)合了多普勒頻譜圖像310的跟蹤波形和多普勒頻譜圖像320 的跟蹤波形的跟蹤波形輸出給運算部8。
此外，顯示處理部7也可以對兩個多普勒頻譜圖像分配分別不同的顏 色。例如，根據(jù)速度成分的符號而將分配的顏色預(yù)先設(shè)定在顯示處理部7 中。顯示處理部7按照該設(shè)定對兩個多普勒頻譜圖像分配顏色。
作為一例，顯示處理部7對速度成分為負(minus)的多普勒頻譜圖像 分配藍色，對速度成分為正(plus)的多普勒頻譜圖像分配紅色。表示左心 室流出血流的速度的多普勒頻譜圖像410由于速度成分為負，所以顯示處 理部7對多普勒頻譜圖像410分配藍色。另一方面，表示左心室流入血流 的速度的多普勒頻譜圖像420由于速度成分為正，所以顯示處理部7對多 普勒頻譜圖像420分配紅色。由此，多普勒頻譜圖像410用藍色顯示，多 普勒頻譜圖像420用紅色顯示。由此，操作者能夠明確地區(qū)分而識別表示 左心室流出血流的多普勒頻譜圖像410和表示左心室流入血流的多普勒頻 譜圖像420。另外，顯示處理部7相當于本發(fā)明的"配色部"的一例。 (指標的計算)
運算部8從顯示處理部7接受多普勒頻譜圖像的跟蹤波形，并基于該 跟蹤波形求出在心功能的評價中使用的指標。例如，運算部8接受表示左 心室流入血流的多普勒頻譜圖像310的邊緣的跟蹤波形、和表示左心室流 入血流的多普勒頻譜圖像320的邊緣的跟蹤波形，求出指標。具體而言， 運算部8求出左心室射血分數(shù)(E/F)及Tei-Index等指標。這里，參照圖 12對指標的一例進行說明。圖12是示意地表示多普勒頻譜圖像的跟蹤波形 的圖。
例如，如圖12所示，顯示處理部7將結(jié)合了多普勒頻譜圖像310的跟 蹤波形510、和多普勒頻譜圖像320的跟蹤波形520的跟蹤波形500輸出給 運算部8。運算部8基于該跟蹤波形500求出指標。另外，在圖12中，橫 軸表示時間(t)，跟蹤波形500的縱軸表示血流的速度(v)。
控制部13將從心電計接受到的ECG信號輸出給運算部8，運算部8基于該ECG信號確定E波的時相、A波的時相、以及S波的時相。并且， 運算部8基于表示血流的速度成分的正側(cè)的多普勒頻譜圖像420的跟蹤波 形520，求出檢測到E波的時相的速度(E波峰(peak)值)。此外，運算 部8基于跟蹤波形520，求出檢測到A波的時相的速度(A波峰值)。并且， 運算部8求出用E波峰值除以A波峰值的值(E/A)。進而，運算部8也可 以求出E波的衰減時間(DcT)。
此外，運算部8也可以基于表示血流的速度成分的負側(cè)的多普勒頻譜 圖像410的跟蹤波形510，求出檢測到S波的時相的速度(S波峰值)。此 外，運算部8也可以求出主動脈射出血流速度的面積(VTI值)。
進而，運算部8也可以基于跟蹤波形500求出左心室流入血流的從結(jié) 束時點到再開始時點的時間a、左心室流出血流的持續(xù)時間b=ET、等容收 縮時間(isovolumic contraction time) (ICT)、以及等容擴展時間(isovolumic relaxation time ) (IRT )。
運算部8將指標輸出給顯示控制部9。顯示控制部9將由運算部8求出 的指標顯示在顯示部ll上。例如，顯示控制部9將指標與多普勒頻譜圖像 一起顯示在顯示部11上。
另外，上述指標是一例，運算部8也可以求出其他指標。此外，運算 部8也可以求出上述指標的全部，也可以求出操作者指定的指標。操作者 通過利用操作部12指定希望的指標，運算部8求出指定的指標。
根據(jù)有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置1，由于將左心室流入血流 的速度與左心室流出血流的速度分別在相同的心率下求出，所以即使在心 率的周期中有變動，也能夠穩(wěn)定地求出上述指標。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)指標的 再現(xiàn)性的提高。
用戶接口 (UI) 10具備顯示部11和操作部12。顯示部11由CRT或 液晶顯示器(liquid crystal display)等的監(jiān)視器(monitor)構(gòu)成，在畫面上 顯示斷層像、三維圖像或多普勒頻譜圖像等。操作部12由鍵盤、鼠標、軌 跡球(trackball)或TCS (Touch Command Screen)等構(gòu)成。操作者通過利 用操作部12，能夠設(shè)定觀測點(距離波門)。
此外，控制部13連接在超聲波圖像取得裝置1的各部上，控制各部的 動作。例如，控制部13通過控制基于收發(fā)部3的超聲波的收發(fā)，對多個觀測點各收發(fā)多次超聲波。 (第2設(shè)定例)
接著，參照圖13和圖14對第2設(shè)定例進行說明。圖13是示意地表示 通過超聲波掃描的截面的圖。圖14是用來說明觀測點的第2設(shè)定例的圖， 是示意地表示斷層像的圖。在第2設(shè)定例中，取得相互不同的截面上的兩 個斷層像，顯示在顯示部ll上。并且，通過在各斷層像上設(shè)定觀測點(距 離波門)來設(shè)定多個觀測點。
在上述第1設(shè)定例中，在1個斷層像上設(shè)定了多個觀測點(距離波門)。 例如，取得表示有二尖瓣前端和主動脈瓣前端的1個斷層像，顯示在顯示 部11上，在該斷層像上指定二尖瓣前端和主動脈瓣前端。這樣，在l個斷 層像上表示有想要測量血流的多個部位的情況下，只要在1個斷層像上設(shè) 定多個觀測點(距離波門)就可以。
另一方面，在1個斷層像上沒有表示有想要測量血流的多個部位、而 難以在1個斷層像上設(shè)定多個觀測點(距離波門)的情況下，只要如該第2 設(shè)定例那樣設(shè)定多個觀測點(距離波門)就可以。即，取得相互不同的截 面的兩個斷層像而顯示在顯示部11上，并在各個斷層像上設(shè)定觀測點(距 離波門)，從而設(shè)定多個觀測點(距離波門)。
通過在超聲波探頭2中使用二維陣列探頭，能夠用超聲波掃描多個截 面。例如如圖13所示，通過用超聲波掃描相互交叉的截面2a和截面2b， 能夠取得截面2a的斷層像數(shù)據(jù)和截面2b的斷層像數(shù)據(jù)(多平面掃描(multi plane scan))。
例如，將作為超聲波的掃描對象的截面的坐標信息作為掃描條件預(yù)先 存儲在控制部13的存儲裝置中。操作者通過利用操作部12可以任意地選 擇作為超聲波的掃描對象的截面。并且，控制部13使收發(fā)部3交替地掃描 各截面。收發(fā)部3在控制部13的控制下交替地用超聲波掃描截面2a和截 面2b，從而取得截面2a的接收信號和截面2b的接收信號。各截面的接收 信號由B模式處理部41實施規(guī)定的處理，并輸出給圖像生成部5。圖像生 成部5生成截面2a的斷層像數(shù)據(jù)和截面2b的斷層像數(shù)據(jù)。顯示控制部9 將各截面的斷層像顯示在顯示部11上。
例如如圖14所示，顯示控制部9將基于截面2a的斷層像數(shù)據(jù)的斷層像110、和基于截面2b的斷層像數(shù)據(jù)的斷層像120排列而同時顯示在顯示 部11上。在該第2設(shè)定例中，只要在兩個斷層像110、 120中的一個斷層 像上表示二尖瓣前端、在另一個斷層像上表示主動脈瓣前端就可以。艮P， 當難以在1個斷層像中表示二尖瓣前端和主動脈瓣前端的情況下，使用兩 個斷層像顯示二尖瓣前端和主動脈瓣前端，在各斷層像上設(shè)定觀測點(距 離波門)。因而，改變被檢體上的超聲波探頭2的位置和角度、或改變掃描 對象的截面位置，以在兩個斷層像IIO、 120中的一個斷層像中表示二尖瓣 前端、在另一個斷層像中表示主動脈瓣前端。
操作者一邊觀察顯示在顯示部11上的斷層像110和斷層像120， 一邊 利用操作部12指定二尖瓣前端的位置和主動脈瓣前端的位置。例如，顯示 控制部9將在斷層像IIO上可移動的觀測點112顯示在顯示部11上，將在 斷層像120上可移動的觀測點122顯示在顯示部11上。觀測點112和觀測 點122分別具有規(guī)定的大小。通過觀測點112和觀測點122能夠分別指定 規(guī)定的大小的范圍。操作者通過觀測點112和觀測點122分別指定二尖瓣 前端的位置和主動脈瓣前端的位置。顯示控制部9將表示超聲波的收發(fā)方 向的線狀的取樣線111重疊在斷層像110上、將取樣線121重疊在斷層像 120上而顯示在顯示部11。操作者通過利用操作部2，能夠使取樣線111 和取樣線121沿掃描方向(箭頭A的方向)移動。此外，操作者通過利用 操作部12，能夠使觀測點112在取樣線111上沿超聲波的收發(fā)方向(箭頭 B的方向)移動。同樣，操作者通過利用操作部12，能夠使觀測點122在 取樣線121上沿收發(fā)方向移動。
例如，改變被檢體上的超聲波探頭2的位置和角度、或改變掃描對象 的截面位置，以在斷層像110中表示二尖瓣前端、在斷層像120中表示主 動脈瓣前端。接著，操作者通過一邊觀察斷層像110—邊利用操作部12， 使取樣線111移動到二尖瓣前端的位置，通過使觀測點112沿收發(fā)方向(箭 頭B的方向)移動，由觀測點112指定二尖瓣前端的位置。同樣，操作者 通過一邊觀察斷層像120 —邊利用操作部12，使取樣線121移動到主動脈 瓣前端的位置，通過使觀測點122沿收發(fā)方向(箭頭B的方向)移動，由 觀測點122指定主動脈瓣前端的位置。這樣，如果通過觀測點U2、 122指 定想要觀測血流的部分，則將表示斷層像110上的觀測點112的位置的坐標信息、和表示斷層像120上的觀測點122的位置的坐標信息從用戶接口 (UI) 10輸出給控制部13。
此外，與第1設(shè)定例同樣，將角標記重疊顯示在斷層像110和斷層像 120上。通過用角標記指定血流的方向，在斷層像IIO上求出設(shè)定了觀測點 112的部位的血流與超聲波束的收發(fā)方向所成的角度。此外，在斷層像120 上求出設(shè)定了觀測點122的部位的血流與超聲波束的收發(fā)方向所成的角度。 多普勒處理部42利用各個角度求出觀測點112和觀測點122的血流的速度。
斷層像110是通過掃描截面2a而取得的圖像，斷層像120是通過掃描 截面2b而取得的圖像。截面2a的三維空間中的坐標信息由控制部13設(shè)定。 控制部13基于斷層像110 (截面2a)上的觀測點112的坐標信息，確定三 維空間中的觀測點112的坐標。同樣，截面2b的三維空間中的坐標信息由 控制部13設(shè)定?？刂撇?3基于斷層像120 (截面2b)上的觀測點122的 坐標信息，確定三維空間中的觀測點122的坐標。并且，控制部13將觀測 點112及觀測點122的坐標信息輸出給收發(fā)部3和多普勒處理部42。
并且，與上述第l設(shè)定例同樣，收發(fā)部3取得觀測點112的多普勒信 息和觀測點122的多普勒信息。多普勒處理部42基于由收發(fā)部3取得的多 普勒信息，求出觀測點112的血流速度和觀測點122的血流速度。在第2 設(shè)定例中，也與上述第1設(shè)定例同樣，收發(fā)部3在控制部13的控制下執(zhí)行 段掃描。即，如圖5所示，收發(fā)部3在控制部13的控制下，對觀測點A (觀 測點112)連續(xù)收發(fā)N次超聲波，然后，對觀測點B (觀測點122)連續(xù)收 發(fā)N次超聲波。接著，收發(fā)部3對觀測點A (觀測點112)和觀測點B (觀 測點122)交替地各收發(fā)N次超聲波。接著，多普勒處理部42在控制部13 的控制下，依次生成觀測點112 (觀測點A)的多普勒頻譜圖像和觀測點 122 (觀測點B)的多普勒頻譜圖像。
以上，當難以在1個斷層像中表示二尖瓣前端和主動脈瓣前端的情況 下，通過使用兩個斷層像表示二尖瓣前端和主動脈瓣前端，能夠在各自上 設(shè)置觀測點。這樣，當難以在1個斷層像中表示想要測量血流速度的多個 部位的情況下，只要通過兩個斷層像表示各部位、在各個斷層像中設(shè)定觀 測點就可以。在第2設(shè)定例中，也與第l設(shè)定例同樣，通過對各觀測點交 替地各收發(fā)多次(N次)超聲波，能夠不使多普勒速度范圍降低而取得各觀測點的多普勒頻譜圖像。
并且，與第l設(shè)定例同樣，通過插補部6將多普勒頻譜圖像中的數(shù)據(jù) 的缺失部分插補。顯示控制部9將實施了插補處理的多普勒頻譜圖像顯示
在顯示部ll上。在第2設(shè)定例中，生成觀測點112的多普勒頻譜圖像和觀 測點122的多普勒頻譜圖像，顯示在顯示部ll上。進而，顯示處理部7生 成實施了插補處理的各觀測點的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)的跟蹤波形。運算部8 基于各觀測點的跟蹤波形，求出在心功能的評價中使用的指標。此外，顯 示處理部7也可以通過將實施了插補處理的各觀測點的多普勒頻譜圖像數(shù) 據(jù)結(jié)合而生成1個多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)。
此外，也可以通過由超聲波探頭2和收發(fā)部3執(zhí)行體掃描而取得體數(shù) 據(jù)。并且圖像生成部5也可以通過對該體數(shù)據(jù)實施MPR處理，生成表示了 二尖瓣前端的MPR圖像數(shù)據(jù)和表示了主動脈瓣前端的MPR圖像數(shù)據(jù)。
例如，圖像生成部5通過對體數(shù)據(jù)實施體繪制，生成立體地表示被檢 體的心臟的三維圖像數(shù)據(jù)。顯示控制部9將基于該三維圖像數(shù)據(jù)的三維圖 像顯示在顯示部11上。操作者一邊觀察顯示在顯示部11上的三維圖像， 一邊利用操作部12指定任意的截面。在第2設(shè)定例中，操作者利用操作部 12指定兩個截面的位置，以在一個截面內(nèi)包含二尖瓣前端、在另一個截面 內(nèi)包含主動脈瓣前端。并且，圖像生成部5從用戶接口 (UI) IO接受兩個 截面的坐標信息，并通過對體數(shù)據(jù)實施MPR處理來生成各截面的斷層像數(shù) 據(jù)(MPR圖像數(shù)據(jù))。顯示控制部9將各截面的斷層像顯示在顯示部U上。 操作者觀察兩個斷層像，調(diào)節(jié)兩個截面的位置，以使得在一個斷層像中包 含二尖瓣前端、在另一個斷層像中包含主動脈瓣前端。
并且，如圖14所示，顯示控制部9使表示了二尖瓣前端的斷層像110 (MPR圖像)和表示了主動脈瓣前端的斷層像120 (MPR圖像)顯示在顯 示部11。操作者利用操作部12，通過觀測點112和觀測點122指定二尖瓣 前端的位置和主動脈瓣前端的位置。
此外，圖像生成部5也可以通過對體數(shù)據(jù)實施體繪制，生成立體地表 示被檢體的心臟的三維圖像數(shù)據(jù)。顯示控制部9將兩個觀測點(距離波門) 重疊在基于該三維圖像數(shù)據(jù)的三維圖像上而顯示在顯示部11上。操作者也 可以一邊觀察顯示在顯示部11上的心臟的三維圖像， 一邊利用操作部12由兩個觀測點指定二尖瓣前端的位置和主動脈瓣前端的位置。 (第3設(shè)定例)
在上述第1設(shè)定例和第2設(shè)定例中，對通過兩個觀測點(距離波門) 指定兩個部位的情況進行了說明。在第3設(shè)定例中，通過3個以上的觀測
點指定多個部位。參照圖15對第3設(shè)定例進行說明。圖15是用來說明觀 測點的第3設(shè)定例的圖，是示意地表示斷層像的圖。作為一例，對通過4 個觀測點指定4個部位的情況進行說明。例如，取得相互不同的截面的4 個斷層像而顯示在顯示部ll上，并在各個斷層像上設(shè)定觀測點，從而設(shè)定 多個觀測點。
除了左心室流入血流及左心室流出血流的測量以外，肺靜脈 (pulmonary vein )血流及肺動脈(pulmonary artery)血流的測量也適合于 心功能的評價。并且，為了除了左心室流入血流及左心室流出血流的測量 以外還測量肺靜脈血流及肺動脈血流，需要共計在4個部位設(shè)定觀測點。 有在1個斷層像上沒有表示這4個部位而難以在1個斷層像設(shè)定多個觀測 點(距離波門)的情況。在此情況下，如該第3設(shè)定例那樣，取得相互不 同的截面的4個斷層像而顯示在顯示部11上，并在各個斷層像上設(shè)定觀測 點，從而設(shè)定4個觀測點。
通過由超聲波探頭2和收發(fā)部3執(zhí)行體掃描而取得體數(shù)據(jù)。圖像生成 部5通過對該體數(shù)據(jù)實施MPR處理，生成相互不同的截面的斷層像數(shù)據(jù) (MPR圖像數(shù)據(jù))。在第3設(shè)定例中，圖像生成部5作為一例而生成相互 交叉的4個截面的MPR圖像數(shù)據(jù)。例如，圖像生成部5生成表示了二尖瓣 前端的MPR圖像數(shù)據(jù)、表示了主動脈瓣前端的MPR圖像數(shù)據(jù)、表示了肺 靜脈血流的MPR圖像數(shù)據(jù)、以及表示了肺動脈血流的MPR圖像數(shù)據(jù)。
例如，圖像生成部5通過對體數(shù)據(jù)實施體繪制，生成立體地表示被檢 體的心臟的三維圖像數(shù)據(jù)。顯示控制部9將基于該三維圖像數(shù)據(jù)的三維圖 像顯示在顯示部11上。操作者一邊觀察顯示在顯示部11上的三維圖像， 一邊利用操作部12指定4個截面。在第3設(shè)定例中，操作者利用操作部12 指定4個截面的位置，以使得在第1截面內(nèi)包含二尖瓣前端、在第2截面 內(nèi)包含主動脈瓣前端、在第3截面內(nèi)包含肺靜脈血流、在第4截面內(nèi)包含 肺動脈血流。并且，圖像生成部5從用戶接口 (UI) 10接受4個截面的坐標信息，對體數(shù)據(jù)實施MPR處理，從而生成各截面的斷層像數(shù)據(jù)(MPR 圖像數(shù)據(jù))。顯示控制部9使各截面的斷層像顯示在顯示部11。操作者觀察 4個斷層像，調(diào)節(jié)4個截面的位置，以使得在第1截面內(nèi)包含二尖瓣前端、 在第2斷層像中包含主動脈瓣前端、在第3斷層像中包含肺靜脈血流、在 第4截面內(nèi)包含肺動脈血流。
并且，如圖15所示，顯示控制部9將第1截面的斷層像130、第2截 面的斷層像140、第3截面的斷層像150、和第4截面的斷層像150顯示在 顯示部11上。在該第3設(shè)定例中，操作者調(diào)節(jié)4個截面的位置，以使得在 4個斷層像130、 140、 150、 160的各自中包含二尖瓣前端、主動脈瓣前端、 肺靜脈血流及肺動脈血流中的任一個。例如，操作者調(diào)節(jié)4個截面的位置， 以使得在斷層像130上表示二尖瓣前端、在斷層像140上表示主動脈瓣前 端、在斷層像150上表示肺靜脈血流、在斷層像150上表示肺動脈血流。 并且，在各斷層像中設(shè)定觀測點(距離波門)。即，使用4個斷層像，顯示 二尖瓣前端、主動脈瓣前端、肺靜脈血流及肺動脈血流，分別設(shè)定觀測點。
操作者一邊觀察顯示在顯示部11上的斷層像130、 140、 150、 160， 一 邊利用操作部12指定二尖瓣前端的位置、主動脈瓣前端的位置、肺靜脈血 流的位置及肺動脈血流的位置。例如，顯示控制部9使取樣線131和觀測 點132重疊在斷層像130上而顯示在顯示部11。操作者通過觀測點132指 定二尖瓣前端的位置。同樣，顯示控制部9使取樣線141和觀測點142重 疊在斷層像140上而顯示在顯示部11。此外，顯示控制部9使取樣線151 和觀測點152重疊在斷層像150上而顯示在顯示部11。此外，顯示控制部 9使取樣線161和觀測點162重疊在斷層像160上而顯示在顯示部11。操 作者通過利用操作部12，使各取樣線沿掃描方向(箭頭A的方向)移動， 進而，通過使各觀測點沿超聲波的收發(fā)方向(箭頭B的方向)移動，由各 斷層像上的觀測點指定二尖瓣前端的位置、主動脈瓣前端的位置、肺靜脈 血流的位置及肺動脈血流的位置。
此外，與第i設(shè)定例同樣，將角標記重疊顯示在斷層像130、 140、 150、
160的各自上。通過由各角標記指定血流的方向，在各斷層像上求出設(shè)定了 各觀測點的部位的血流與超聲波束的收發(fā)方向所成的角度。多普勒處理部 42使用各個角度求出觀測點132、 142、 152、 162的血流的速度。這樣，如果由觀測點132、 142、 152、 162指定了想要觀測血流的部分， 則將表示各斷層像上的觀測點的位置的坐標信息從用戶接口 (UI) 10輸出 給控制部13。控制部13將4個觀測點的坐標信息輸出給收發(fā)部3和多普勒 處理部42。
并且，與上述第l設(shè)定例同樣，收發(fā)部3取得觀測點132、 142、 152、 162的多普勒信息。多普勒處理部42基于由收發(fā)部3取得的多普勒信息， 求出觀測點132、 142、 152、 162的血流速度。在第3設(shè)定例中，也與上述 第l設(shè)定例同樣，收發(fā)部3在控制部13的控制下執(zhí)行段掃描。例如，收發(fā) 部3在控制部13的控制下對觀測點132連續(xù)收發(fā)N次超聲波，然后對觀測 點142連續(xù)收發(fā)N次超聲波，然后對觀測點152連續(xù)收發(fā)N次超聲波，然 后對觀測點162連續(xù)收發(fā)N次超聲波。接著，收發(fā)部3對觀測點132、 142、 152、 162依次各收發(fā)N次超聲波。并且，多普勒處理部42在控制部13的 控制下依次生成觀測點132的多普勒頻譜圖像、觀測點142的多普勒頻譜 圖像、觀測點152的多普勒頻譜圖像、以及觀測點162的多普勒頻譜圖像。
如上所述，當難以在1個斷層像上表示二尖瓣前端、主動脈瓣前端、 肺靜脈血流及肺動脈血流的情況下，通過使用4個斷層像表示二尖瓣前端、 主動脈瓣前端、肺靜脈血流及肺動脈血流，能夠分別設(shè)定觀測點。在第3 設(shè)定例中，也與第l設(shè)定例同樣，通過依次對各觀測點各收發(fā)多次(N次) 超聲波，能夠不使多普勒速度范圍降低而取得各觀測點的多普勒頻譜圖像。
并且，與第l設(shè)定例同樣，通過插補部6將多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)的數(shù) 據(jù)的缺失部分插補。顯示控制部9使實施了插補處理的多普勒頻譜圖像顯 示在顯示部11。在第3設(shè)定例中，生成觀測點132、觀測點142、觀測點 152及觀測點162各自的多普勒頻譜圖像，顯示在顯示部ll上。即，生成 4個部位的多普勒頻譜圖像，顯示在顯示部ll上。進而，顯示處理部7生 成實施了插補處理的各觀測點的多普勒頻譜圖像的跟蹤波形。運算部8基 于各觀測點的跟蹤波形，求出在心功能的評價中使用的指標。
另外，上述的信號處理部4、圖像生成部5、插補部6、顯示處理部7、 運算部8、顯示控制部9及控制部13由CPU(Central Processing Unit)、R0M (Read Only Memory)及RAM (Random Access Memory)等的存儲裝置構(gòu) 成。在存儲裝置中，存儲有用來執(zhí)行信號處理部4的功能的信號處理程序、用來執(zhí)行圖像生成部5的功能的圖像生成程序、用來執(zhí)行插補部6的功能
的插補程序、用來執(zhí)行顯示處理部7的功能的顯示處理程序、用來執(zhí)行運 算部8的功能的運算程序、用來執(zhí)行顯示控制部9的功能的顯示控制程序、 以及用來執(zhí)行控制部13的功能的控制程序。
通過CPU執(zhí)行存儲在存儲裝置中的信號處理程序，生成B模式超聲波 光柵數(shù)據(jù)及多普勒頻譜圖像。此外，通過CPU執(zhí)行存儲在存儲裝置中的圖 像生成程序，生成斷層像數(shù)據(jù)、MPR圖像數(shù)據(jù)及三維圖像數(shù)據(jù)等的超聲波 圖像數(shù)據(jù)。此外，通過CPU執(zhí)行存儲在存儲裝置中的插補程序，對在多普 勒頻譜圖像中缺失了數(shù)據(jù)的部分進行插補。此外，通過CPU執(zhí)行存儲在存 儲裝置中的顯示處理程序，求出跟蹤波形，并將兩個多普勒頻譜圖像結(jié)合。 此外，通過CPU執(zhí)行存儲在存儲裝置中的運算程序，求出在心功能的評價 中使用的指標。此外，通過CPU執(zhí)行存儲在存儲裝置中的顯示控制程序， 將斷層像及多普勒頻譜圖像顯示在顯示部11上。此外，通過CPU執(zhí)行存 儲在存儲裝置中的控制程序，控制超聲波圖像取得裝置1的各部的動作。 (第4設(shè)定例)
在第4設(shè)定例中，在二尖瓣前端和二尖瓣環(huán)(mitral annulus)上設(shè)定觀 測點(距離波門)，求出二尖瓣前端的左心室流入血流的速度和二尖瓣環(huán)的 速度。對于二尖瓣環(huán)，通過執(zhí)行組織多普勒法(TDI(tissue Doppler imaging)，
求出組織的速度。
在第4設(shè)定例中，取得被檢體的斷層像而顯示在顯示部11上，在該斷 層像上表示的二尖瓣前端的位置和二尖瓣環(huán)的位置上設(shè)定觀測點(距離波 門)。例如如圖4所示，顯示控制部9使斷層像100顯示在顯示部11。 一邊 改變超聲波探頭2的位置和角度一邊進行掃描，以使二尖瓣前端和二尖瓣 環(huán)表示在斷層像100上。
操作者一邊觀察顯示在顯示部11上的斷層像100， 一邊利用操作部12 指定在斷層像100上表示的二尖瓣前端的位置和二尖瓣環(huán)的位置。例如， 顯示控制部9將觀測點102和觀測點104顯示在斷層像100上，操作者通 過觀測點102和觀測點104分別指定二尖瓣前端的位置和二尖瓣環(huán)的位置。 例如，通過觀測點102指定二尖瓣前端的位置，通過觀測點104指定二尖 瓣環(huán)的位置。將表示斷層像100上的觀測點的位置的坐標信息從用戶接口(UI) 10輸出給控制部13。另外，在1個斷層像上沒有表示二尖瓣前端和 二尖瓣環(huán)而難以在1個斷層像上對二尖瓣前端和二尖瓣環(huán)設(shè)定觀測點(距 離波門)的情況下，只要執(zhí)行有關(guān)上述第2設(shè)定例的處理就可以。即，只 要取得表示了二尖瓣前端的斷層像、和表示了二尖瓣環(huán)的斷層像，顯示在 顯示部11上，并在各個斷層像上設(shè)定觀測點(距離波門)就可以。
與上述第1設(shè)定例同樣，收發(fā)部3通過執(zhí)行段掃描，取得觀測點102 (二尖瓣前端)的多普勒信息和觀測點104 (二尖瓣環(huán))的多普勒信息。對 于二尖瓣前端執(zhí)行通常的多普勒掃描，對于二尖瓣環(huán)執(zhí)行TDI。多普勒處 理部42依次生成觀測點102(二尖瓣前端)的多普勒頻譜圖像和觀測點104 (二尖瓣環(huán))的多普勒頻譜圖像。
與第1設(shè)定例同樣，通過插補部6將多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的缺 失部分插補。顯示控制部9使實施了插補處理的多普勒頻譜圖像顯示在顯 示部11。在第4設(shè)定例中，生成二尖瓣前端(觀測點102)的多普勒頻譜 圖像和二尖瓣環(huán)(觀測點104)的多普勒頻譜圖像，顯示在顯示部11上。
由于觀測點102設(shè)定在二尖瓣前端的位置上，所以觀測點102的多普 勒頻譜圖像表示二尖瓣前端的左心室流入血流的速度。另一方面，由于觀 測點104設(shè)定在二尖瓣環(huán)的位置上，所以觀測點104的多普勒頻譜圖像表 示二尖瓣環(huán)的組織的速度。
進而，顯示處理部7生成實施了插補處理的各觀測點的多普勒頻譜圖 像數(shù)據(jù)的跟蹤波形。在第4設(shè)定例中，顯示處理部7生成表示了左心室流 入血流的速度的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)的跟蹤波形、和表示了二尖瓣環(huán)的速 度的多普勒頻譜圖像數(shù)據(jù)的跟蹤波形。
運算部8基于各觀測點的跟蹤波形，求出在心功能的評價中使用的指 標。在第4設(shè)定例中，運算部8基于表示左心室流入血流的速度的多普勒 頻譜圖像的邊緣的跟蹤波形、和表示二尖瓣環(huán)的組織的速度的多普勒頻譜 圖像的邊緣的跟蹤波形，求出指標。
運算部8基于表示左心室流入血流的速度的多普勒頻譜圖像的跟蹤波 形，求出檢測到E波的時相的速度(E波峰值)。此外，運算部8基于表示 二尖瓣環(huán)的速度的多普勒頻譜圖像的跟蹤波形，求出二尖瓣環(huán)的速度的峰 值。并且，運算部求出將E波峰值除以二尖瓣環(huán)的速度的峰值的值(E/e')。顯示控制部9使由運算部8求出的指標(E/e')顯示在顯示部ll。
如上所述，根據(jù)有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置，能夠?qū)⒂脕?求出左心室流入血流的速度的多普勒掃描、和用來求出二尖瓣環(huán)的速度的 TDI組合。由此，能夠基于相同心率的多普勒頻譜圖像求出作為左心室擴 展能力的指標的(E/e')。
以往，基于不同心率的多普勒頻譜圖像求出(E/e')。相對于此，根 據(jù)有關(guān)該實施方式的超聲波圖像取得裝置，能夠基于相同心率的多普勒頻 譜圖像求出(E/e')，所以能夠更正確地評價心肥大等。
此外，也可以通過由超聲波探頭2和收發(fā)部3執(zhí)行體掃描來取得體數(shù) 據(jù)。并且，圖像生成部5也可以通過對該體數(shù)據(jù)實施MPR處理，生成表示 了二尖瓣前端的MPR圖像數(shù)據(jù)和表示了二尖瓣環(huán)的MPR圖像數(shù)據(jù)。顯示 控制部9使表示了二尖瓣前端的斷層像和表示了二尖瓣環(huán)的斷層像顯示在 顯示部ll，操作者通過觀測點(距離波門)指定二尖瓣前端的位置和二尖 瓣環(huán)的位置。此外，圖像生成部5也可以基于體數(shù)據(jù)生成立體地表示心臟 的三維圖像數(shù)據(jù)、顯示控制部9使兩個觀測點(距離波門)重疊在該三維 圖像上而顯示在顯示部ll。在此情況下，操作者一邊觀察顯示在顯示部ll 上的三維圖像， 一邊通過兩個觀測點指定二尖瓣前端的位置和二尖瓣環(huán)的 位置。
權(quán)利要求
1、一種超聲波圖像取得裝置，其特征在于，具有多普勒掃描部，對被檢體內(nèi)的多個觀測點的每一個，依次各收發(fā)多次超聲波來進行多普勒掃描；處理部，對通過上述多普勒掃描取得的上述多個觀測點的接收信號進行頻率解析來生成表示各觀測點的運動體的速度的第1多普勒頻譜圖像；插補部，基于由上述處理部生成的上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像，通過插補來求出因上述多普勒掃描部對上述多個觀測點各收發(fā)了上述多次超聲波、而對上述各觀測點沒有收發(fā)超聲波的時間段的上述各觀測點的第2多普勒頻譜圖像，并對每一個上述觀測點結(jié)合由上述處理部生成的上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像和通過上述插補求出的上述各觀測點的上述第2多普勒頻譜圖像，而生成上述各觀測點的第3多普勒頻譜圖像；以及顯示控制部，使由上述插補部結(jié)合的上述各觀測點的上述第3多普勒頻譜圖像顯示在顯示部。
2、 如權(quán)利要求l所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 上述插補部基于上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像，分別求出上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像的特征量，接受上述被檢體的 ECG信號，并通過基于使用了上述ECG信號和上述各觀測點的上述第1 多普勒頻譜圖像的特征量的參數(shù)模型的回歸模型，推測上述各觀測點的上 述第2多普勒頻譜圖像，按照上述觀測點結(jié)合上述各觀測點的上述第1多 普勒頻譜圖像和上述推測的上述各觀測點的上述第2多普勒頻譜圖像，從 而生成上述各觀測點的上述第3多普勒頻譜圖像。
3、 如權(quán)利要求2所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 上述插補部基于上述各觀測點的上述第1多普勒頻譜圖像，對上述各觀測點的每一個上述第1多普勒頻譜圖像，求出上述運動體的平均流速、 頻譜的分散、以及頻譜的總功率而作為上述特征量。
4、 如權(quán)利要求l所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 還具有配色部，該配色部對由上述插補部結(jié)合的上述各觀測點的上述第3多普勒頻譜圖像分配在每一上述觀測點不同的顏色；上述顯示控制部使被分配了上述不同的顏色的上述各觀測點的上述第 3多普勒頻譜圖像同時顯示在上述顯示部。
5、 如權(quán)利要求l所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于，還具有圖像取得部，該圖像取得部通過用超聲波掃描上述被檢體，取得表示上述被檢體內(nèi)的組織的超聲波圖像數(shù)據(jù)；上述顯示控制部使用于指定上述多個觀測點的每一個的標記重疊在基 于上述超聲波圖像數(shù)據(jù)的超聲波圖像上，而顯示在上述顯示部；上述多普勒掃描部接受在上述超聲波圖像上由上述標記指定的多個觀 測點的位置，并對上述被指定的多個觀測點的每一個，依次各收發(fā)上述多 次超聲波，從而進行上述多普勒掃描。
6、 如權(quán)利要求1所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 還具有圖像取得部，通過用超聲波掃描上述被檢體的心臟，取得表示了上述被檢體的心臟的二尖瓣前端和主動脈瓣前端的超聲波圖像數(shù)據(jù)； 以及結(jié)合部；上述顯示控制部使用來分別指定上述二尖瓣前端的位置及上述主動脈 瓣前端的位置的標記重疊在基于上述超聲波圖像數(shù)據(jù)的超聲波圖像上，而 顯示在顯示部；上述多普勒掃描部接受在上述超聲波圖像上由上述標記指定的上述二 尖瓣前端的位置和上述主動脈瓣前端的位置，并將上述二尖瓣前端的位置 和上述主動脈瓣前端的位置分別作為觀測點，而對兩個觀測點交替地各收 發(fā)多次超聲波，從而進行上述多普勒掃描；上述處理部生成上述二尖瓣前端的位置的上述第1多普勒頻譜圖像和 上述主動脈瓣前端的位置的上述第1多普勒頻譜圖像；上述插補部基于上述二尖瓣前端的位置的上述第1多普勒頻譜圖像、 通過插補來求出上述二尖瓣前端的位置的上述第2多普勒頻譜圖像，基于 上述主動脈瓣前端的位置的上述第1多普勒頻譜圖像、通過插補來求出上 述主動脈瓣前端的位置的上述第2多普勒頻譜圖像，通過上述結(jié)合，生成 上述二尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像和上述主動脈瓣前端的 位置的上述第3多普勒頻譜圖像；上述結(jié)合部通過結(jié)合上述二尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像上表示的速度中的正側(cè)的速度成分、與上述主動脈瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像上表示的速度中的負側(cè)的速度成分，生成1個多普勒 頻譜圖像；上述顯示控制部將由上述結(jié)合部生成的上述1個多普勒頻譜圖像顯示 在上述顯示部。
7、 如權(quán)利要求6所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 還具有運算部，該計算部基于上述二尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像和上述主動脈瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像，求出 在心功能的評價中使用的指標。
8、 如權(quán)利要求1所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 還具有圖像取得部，該圖像取得部通過用超聲波掃描上述被檢體的心臟，取得表示了上述被檢體的心臟的二尖瓣前端和二尖瓣環(huán)的超聲波圖像 數(shù)據(jù)；上述顯示控制部使用于分別指定上述二尖瓣前端的位置及上述二尖瓣 環(huán)的位置的標記重疊在基于上述超聲波圖像數(shù)據(jù)的超聲波圖像上，而顯示 在上述顯示部；上述多普勒掃描部接受在上述超聲波圖像上由上述標記指定的上述二 尖瓣前端的位置和上述二尖瓣環(huán)的位置，將上述二尖瓣前端的位置和上述 二尖瓣環(huán)的位置分別作為觀測點，而對兩個觀測點交替地各收發(fā)多次超聲 波，從而進行上述多普勒掃描；上述處理部生成上述二尖瓣前端的位置的上述第1多普勒頻譜圖像和 上述二尖瓣環(huán)的位置的上述第1多普勒頻譜圖像；上述插補部基于上述二尖瓣前端的位置的上述第1多普勒頻譜圖像、 通過插補來求出上述二尖瓣前端的位置的上述第2多普勒頻譜圖像，基于 上述二尖瓣環(huán)的位置的上述第1多普勒頻譜圖像、通過插補來求出上述二 尖瓣環(huán)的位置的上述第2多普勒頻譜圖像，并通過上述結(jié)合，生成上述二 尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像、和上述二尖瓣環(huán)的位置的上 述第3多普勒頻譜圖像；上述顯示控制部將由上述插補部結(jié)合的上述二尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像和上述二尖瓣環(huán)的位置的上述第3多普勒頻譜圖像顯 示在上述顯示部。
9、 如權(quán)利要求8所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 還具有運算部，該運算部基于上述二尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像和上述二尖瓣環(huán)的位置的上述第3多普勒頻譜圖像，求出在心 功能的評價中使用的指標。
10、 如權(quán)利要求9所述的超聲波圖像取得裝置，其特征在于， 上述運算部基于上述二尖瓣前端的位置的上述第3多普勒頻譜圖像，求出上述二尖瓣前端的位置的血流速度的峰值，基于上述二尖瓣環(huán)的位置 的上述第3多普勒頻譜圖像，求出上述二尖瓣環(huán)的速度的峰值，并通過將 上述二尖瓣前端的位置的血流速度的峰值除以上述二尖瓣環(huán)的速度的峰 值，求出上述指標。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波圖像取得裝置，多普勒掃描部對被檢體內(nèi)的多個觀測點的每一個依次各收發(fā)多次超聲波來進行多普勒掃描。處理部對通過多普勒掃描取得的多個觀測點的接收信號進行頻率解析來生成表示各觀測點的運動體的速度的第1多普勒頻譜圖像。插補部基于各觀測點的第1多普勒頻譜圖像，通過插補來求出因多普勒掃描部對多個觀測點各收發(fā)了多次超聲波、而對各觀測點沒有收發(fā)超聲波的時間段的各觀測點的第2多普勒頻譜圖像。插補部按照觀測點結(jié)合各觀測點的第1多普勒頻譜圖像和各觀測點的第2多普勒頻譜圖像，而生成各觀測點的第3多普勒頻譜圖像。顯示控制部，使各觀測點的第3多普勒頻譜圖像顯示在顯示部。
文檔編號A61B8/06GK101449984SQ20081018487
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者神山直久, 馬場達郎 申請人:株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社