特開 2024-119376 超音波診断装置、パルスドプラ血流音の制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024119376

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】超音波診断装置、パルスドプラ血流音の制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/06 20060101AFI20240827BHJP

【ＦＩ】

A61B8/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026236

(22)【出願日】2023-02-22

(71)【出願人】

【識別番号】000243364

【氏名又は名称】本多電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114605

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 久彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 政太朗

(72)【発明者】

【氏名】石黒 稔道

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601DD03

4C601DE03

4C601EE09

4C601EE10

4C601JB11

4C601JB46

4C601KK16

4C601KK17

(57)【要約】

【課題】パルスドプラについての視覚情報と聴覚情報とを一致させることにより、生体組織の状態を容易に観察及び判断することができる超音波診断装置を提供すること。
【解決手段】本発明の超音波診断装置は、被検体に対する超音波の送受信によって得た反射波信号をパルスドプラ法に従って解析し、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像２を表示装置の表示画面上に表示する。それとともに、超音波診断装置は、血流の流速を示すパルスドプラ血流音を音声出力装置から出力する。また、超音波診断装置は音声ゲイン調整手段を備える。音声ゲイン調整手段は、ユーザが行う画像ゲイン調整作業に基づきパルスドプラ画像２の輝度を増減させると同時に、輝度の増減に連動してパルスドプラ血流音の音量も増減させる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体に対する超音波の送受信によって得た反射波信号をパルスドプラ法に従って解析し、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像を表示装置の表示画面上に表示するとともに、前記血流の流速を示すパルスドプラ血流音を音声出力装置から出力する超音波診断装置であって、
ユーザが行う画像ゲイン調整作業に基づき前記パルスドプラ画像の輝度を増減させると同時に、前記輝度の増減に連動して前記パルスドプラ血流音の音量も増減させる音声ゲイン調整手段を備える
ことを特徴とする超音波診断装置。

【請求項2】

前記音声ゲイン調整手段は、前記反射波信号の解析により得られた前記血流の速度成分に基づいて、前記パルスドプラ血流音の音量を調整することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記音声出力装置は、前記反射波信号から抽出された複素信号に基づいて前記パルスドプラ血流音を出力するものであり、
前記血流の速度成分の積算値を係数として用いて、前記複素信号を重み付けする重み付け演算手段を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記重み付け演算手段は、前記速度成分の積算値が大きいほど前記複素信号の出力を大きくし、前記速度成分の積算値が小さいほど前記複素信号の出力を小さくするように、重み付け演算を行うことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

被検体に対する超音波の送受信によって得た反射波信号をパルスドプラ法に従って解析し、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像を表示装置の表示画面上に表示するとともに、前記血流の流速を示すパルスドプラ血流音を音声出力装置から出力する超音波診断装置における前記パルスドプラ血流音の制御プログラムであって、プロセッサに、
ユーザが行う画像ゲイン調整作業に基づき前記パルスドプラ画像の輝度を増減させると同時に、前記輝度の増減に連動して前記パルスドプラ血流音の音量も増減させる音声ゲイン調整ステップを実行させる
ことを特徴とするパルスドプラ血流音の制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波を利用して、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像を表示するとともに、血流の流速を示すパルスドプラ血流音を出力する超音波診断装置、パルスドプラ血流音の制御プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、牛、馬、豚等の家畜を診断する診断装置として、超音波診断装置がよく知られている。この種の超音波診断装置では、生体内部の生体組織に対する超音波の送受信によって得た反射波信号をパルスドプラ法に従って解析し、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像を生成し、そのパルスドプラ画像を表示装置の表示画面上に表示することが行われている。なお、パルスドプラ法とは、血流からのエコー信号（反射波信号）を高速フーリエ変換し、パルスドプラ画像（ＦＦＴ画像）を表示する方法である。これにより、医師等のユーザは、表示画面上に表示された流速分布に基づいて、血管または心臓などの状態を診断することが可能になる。

【0003】

また、血流の流速分布を表示画面上に表示するだけでなく、血流の流速を示すパルスドプラ血流音をスピーカ等の音声出力装置から出力する超音波診断装置が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような超音波診断装置では、超音波プローブが生体組織の動脈付近を検出した際に、流速分布が表示画面上に表示される。それとともに、脈動に対応して周期的に周波数が変化する音である「シュン、シュン」という音が、音声出力装置からパルスドプラ血流音として出力される。また、超音波プローブが生体組織の静脈付近を検出した際にも、流速分布が表示画面上に表示される。それとともに、周期性のない一定音量の「サー」という音が、音声出力装置からパルスドプラ血流音として出力される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４５０８８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、超音波プローブを生体組織から離した際や、超音波プローブを生体組織の血流がない部位（例えば、膿の塊等）に接触させた際に、血流の流速分布（パルスドプラ画像）が表示画面上に表示されていないにもかかわらず、音声出力装置から「サー」というノイズ音が出力されることがある。この場合、視覚で得られる視覚情報と聴覚で得られる聴覚情報とが一致しなくなるため、ユーザは、生体組織の状態を観察及び判断することが困難である。よって、血流の流速分布が表示されているときには音を出力するように調整し、血流の流速分布が表示されていないときには音を出力しないように調整したいという要望がある。

【0006】

しかしながら、パルスドプラ画像に対しては画像ゲイン調整を行うことができるものの、音の出力については従来調整方法が提案されていない。仮に、音の出力を調整できたとしても、パルスドプラ画像とは別々に調整する必要があるため、視覚情報と聴覚情報とを一致させることは困難である。よって、画像ゲイン調整を行って表示画面にノイズ成分を表示させないようにしたとしても、音が聞こえてしまう可能性が高い。なお、ノイズ音は静脈のパルスドプラ血流音に似ているため、聞こえてくる音が静脈のパルスドプラ血流音なのかノイズ音なのかを区別できないという問題がある。

【0007】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パルスドプラについての視覚情報と聴覚情報とを一致させることにより、生体組織の状態を容易に観察及び判断することができる超音波診断装置、パルスドプラ血流音の制御プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検体に対する超音波の送受信によって得た反射波信号をパルスドプラ法に従って解析し、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像を表示装置の表示画面上に表示するとともに、前記血流の流速を示すパルスドプラ血流音を音声出力装置から出力する超音波診断装置であって、ユーザが行う画像ゲイン調整作業に基づき前記パルスドプラ画像の輝度を増減させると同時に、前記輝度の増減に連動して前記パルスドプラ血流音の音量も増減させる音声ゲイン調整手段を備えることを特徴とする超音波診断装置をその要旨とする。

【0009】

従って、請求項１に記載の発明によると、音声ゲイン調整手段が、パルスドプラ画像の輝度を高くするのに連動してパルスドプラ血流音の音量が大きくなる一方、パルスドプラ画像の輝度を低くするのに連動してパルスドプラ血流音の音量が小さくなる。これにより、視覚情報であるパルスドプラ画像の輝度と聴覚情報であるパルスドプラ血流音の音量とが一致する。そのため、パルスドプラ画像及びパルスドプラ血流音に基づいて、生体組織の状態を容易に観察及び判断することが可能となる。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記音声ゲイン調整手段は、前記反射波信号の解析により得られた前記血流の速度成分に基づいて、前記パルスドプラ血流音の音量を調整することをその要旨とする。

【0011】

従って、請求項２に記載の発明によると、音声ゲイン調整手段が、パルスドプラ画像として表示される血流の速度成分に基づいてパルスドプラ血流音の音量を調整する。その結果、パルスドプラ血流音の音量がパルスドプラ画像の輝度に確実に連動する。よって、パルスドプラ血流音の音量調整を適切に行うことができる。

【0012】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記音声出力装置は、前記反射波信号から抽出された複素信号に基づいて前記パルスドプラ血流音を出力するものであり、前記血流の速度成分の積算値を係数として用いて、前記複素信号を重み付けする重み付け演算手段を備えることをその要旨とする。

【0013】

請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記重み付け演算手段は、前記速度成分の積算値が大きいほど前記複素信号の出力を大きくし、前記速度成分の積算値が小さいほど前記複素信号の出力を小さくするように、重み付け演算を行うことをその要旨とする。

【0014】

請求項５に記載の発明は、被検体に対する超音波の送受信によって得た反射波信号をパルスドプラ法に従って解析し、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像を表示装置の表示画面上に表示するとともに、前記血流の流速を示すパルスドプラ血流音を音声出力装置から出力する超音波診断装置における前記パルスドプラ血流音の制御プログラムであって、プロセッサに、ユーザが行う画像ゲイン調整作業に基づき前記パルスドプラ画像の輝度を増減させると同時に、前記輝度の増減に連動して前記パルスドプラ血流音の音量も増減させる音声ゲイン調整ステップを実行させることを特徴とするパルスドプラ血流音の制御プログラムをその要旨とする。

【0015】

従って、請求項５に記載の発明によると、音声ゲイン調整ステップにおいて、パルスドプラ画像の輝度を高くするのに連動してパルスドプラ血流音の音量を大きくする一方、パルスドプラ画像の輝度を低くするのに連動してパルスドプラ血流音の音量を小さくする。これにより、視覚情報であるパルスドプラ画像の輝度と聴覚情報であるパルスドプラ血流音の音量とが一致する。そのため、パルスドプラ画像及びパルスドプラ血流音に基づいて、生体組織の状態を容易に観察及び判断することが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

以上詳述したように、請求項１～５に記載の発明によると、パルスドプラについての視覚情報と聴覚情報とを一致させることにより、生体組織の状態を容易に観察及び判断することができる超音波診断装置、パルスドプラ血流音の制御プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態における超音波診断装置を示す概略構成図。

【図2】超音波診断装置の電気的構成を示すブロック図。

【図3】パルスドプラ画像を示す図。

【図4】（ａ）～（ｃ）は、パルスドプラ画像の明るさと血流の速度成分の積算値（係数）との関係を示すグラフ。

【図5】信号の流れを示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

【0019】

図１，図２に示されるように、本実施形態の超音波診断装置１１は、牛、馬、豚等の家畜の妊娠を診断する動物用の診断装置である。超音波診断装置１１は、生体組織１（被検体）に対する超音波の送受信によって得た反射波信号を、パルスドプラ法に従って解析するようになっている。なお、本実施形態では、超音波診断装置１１を家畜の妊娠検査に使用することから、家畜における卵胞や黄体などといった部位が生体組織１となる。

【0020】

また、超音波診断装置１１は、装置本体１２と、その装置本体１２に接続される超音波プローブ１３とを備えている。超音波プローブ１３は、信号ケーブル１４と、信号ケーブル１４の先端に接続されるプローブヘッド１５と、信号ケーブル１４の基端に設けられるプローブ側コネクタ１６とを備えている。装置本体１２には本体側コネクタ１７が設けられ、本体側コネクタ１７には、超音波プローブ１３のプローブ側コネクタ１６が着脱可能に接続されている。

【0021】

図１に示されるように、超音波プローブ１３のプローブヘッド１５は、複数の超音波振動子（図示略）を有している。超音波プローブ１３の使用時には、プローブヘッド１５を生体組織１に対して接触させ、この状態で超音波を送受信する。なお、超音波プローブ１３の形式は特に限定されないが、本実施形態のものはコンベックス式電子走査を行うためのコンベックスプローブであり、例えば５ＭＨｚの超音波を発信する。

【0022】

次に、超音波診断装置１１の電気的な構成について詳述する。

【0023】

図２に示されるように、超音波診断装置１１の装置本体１２は、コントローラ２１、メモリ２２、表示装置２３、入力装置２４、スピーカ２５（音声出力装置）及び記憶装置２６を備えている。プロセッサであるコントローラ２１は、周知の中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成されたコンピュータであり、メモリ２２に記憶されている制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。また、コントローラ２１は、生体組織１に対する超音波の送受信を行う。

【0024】

表示装置２３は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、投影式ディスプレイなどのカラーディスプレイである。表示装置２３は、生体組織１の断層像（図示略）やパルスドプラ画像２（図３参照）を表示画面２３ａ（図１参照）上に表示するために用いられる。さらに、表示装置２３は、各種設定の入力画面を表示画面２３ａ上に表示するためにも用いられる。

【0025】

入力装置２４は、例えば、スイッチ類、各種のポインティング・デバイスなどによって構成されており、ユーザ（例えば医師）からの指示の入力やパラメータの入力に用いられる。なお、ポインティング・デバイスの例としては、タッチパッド、タッチパネル、ペンタブレット、トラックボール、ジョイスティックなどを挙げることができる。また、本実施形態の入力装置２４は、パルスドプラ画像２の画像ゲイン調整作業においても、ユーザからの指示の入力に用いられる。

【0026】

スピーカ２５は、血流の流速を示すパルスドプラ血流音を出力するために用いられる。また、記憶装置２６は、例えば、磁気ディスク装置、光ディスク装置、半導体記憶装置などであり、制御プログラム（パルスドプラ血流音の制御プログラムなど）や各種のデータを記憶している。コントローラ２１は、入力装置２４による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置２６からメモリ２２へ転送し、それを逐次実行する。なお、コントローラ２１が実行するプログラムは、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、フラッシュメモリ、ＳＤカード等の半導体メモリなどの記憶媒体に記憶されたプログラムでもよいほか、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよい。このようなプログラムは、実行される前に記憶装置２６にインストールされる。

【0027】

図２に示されるように、装置本体１２は、パルス発生回路３１、送信回路３２、受信回路３３及び信号処理部３４を備えている。パルス発生回路３１は、コントローラ２１からの制御信号に応答して動作し、所定周期のパルス信号を生成して出力する。送信回路３２は、超音波プローブ１３における超音波振動子の素子数に対応した複数の遅延回路（図示略）を含んでいる。送信回路３２は、パルス発生回路３１から出力されるパルス信号に基づいて、各超音波振動子に応じて遅延させた駆動パルスを出力する。各駆動パルスの遅延時間は、超音波プローブ１３から出力される超音波が所定の照射点で焦点を結ぶように設定されている。

【0028】

受信回路３３は、図示しない信号増幅回路、遅延回路、整相加算回路を含んで構成されている。受信回路３３では、超音波プローブ１３における各超音波振動子で受信した各反射波信号（エコー信号）が増幅される。

【0029】

本実施形態の信号処理部３４は、位相合成部４１、Ｂモードデータ生成部４２、画像処理部４３、パルスドプラデータ生成部４４及び音声データ生成部４５を備えている。位相合成部４１は、増幅された各反射波信号を入力し、受信指向性を考慮した遅延時間を各反射波信号に付加した後に整相加算する。この加算によって、各超音波振動子が受信した反射波信号の位相差が調整される。

【0030】

Ｂモードデータ生成部４２は、図示しない対数変換回路、包絡線検波回路、Ａ／Ｄ変換回路などから構成されている。Ｂモードデータ生成部４２は、位相差が調整された反射波信号に基づいて信号強度を輝度に変換する処理（即ち、Ｂモード処理）を行い、断層像を得るためのＢモードデータを生成する。対数変換回路は反射波信号を対数変換し、包絡線検波回路は対数変換回路の出力信号の包絡線を検波する。また、Ａ／Ｄ変換回路は、包絡線検波回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）する。

【0031】

画像処理部４３は、Ｂモードデータ生成部４２から出力される信号に基づいて所定の画像処理を行い、断層像（Ｂモード画像）の画像データを生成する。具体的に言うと、画像処理部４３は、反射波信号の振幅（信号強度）に応じた輝度の画像データを生成する。なお、画像処理部４３で生成された画像データは、逐次メモリ２２に記憶される。そして、メモリ２２に記憶された断層像の画像データに基づいて、生体組織１の断層像が白黒の濃淡で表示装置２３の表示画面２３ａに表示される。

【0032】

パルスドプラデータ生成部４４は、バンドパスフィルタ５１（ＢＰＦ）、直交検波器５２、ローパスフィルタ５３（ＬＰＦ）、サンプルアンドホールド回路５４（積算手段）、ウォールモーションフィルタ５５、フーリエ変換部５６（フーリエ変換手段）及びスペクトル演算部５７（スペクトル演算手段）を備えている。バンドパスフィルタ５１は、位相合成部４１によって位相差が調整された反射波信号から信号帯域以外のノイズを除去することにより、反射波信号から所定帯域の信号を抽出する帯域フィルタである。直交検波器５２は、バンドパスフィルタ５１によって抽出された信号から、複素信号であるＩ信号及びＱ信号を抽出する。

【0033】

ローパスフィルタ５３は、直交検波器５２によって抽出されたＩ信号及びＱ信号のそれぞれから高調波成分を除去する。サンプルアンドホールド回路５４は、サンプルゲートを設定した状態で、高調波成分が除去されたＩ信号及びＱ信号を一定範囲内（深さ方向）で積算することにより、積算Ｉ信号（ΣＩ信号）及び積算Ｑ信号（ΣＱ信号）を生成する。

【0034】

ウォールモーションフィルタ５５は、積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号のそれぞれから、生体（家畜）の体動に関する情報をノイズとして除去するハイパスフィルタである。フーリエ変換部５６は、積算Ｉ信号及び積層Ｑ信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の信号処理による周波数解析（ドプラ解析）を行う。スペクトル演算部５７は、フーリエ変換部５６によって変換された積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号をスペクトル演算することにより、血流の速度成分を算出する。

【0035】

そして、画像処理手段である画像処理部４３は、血流の速度成分に基づいて、血流の流速分布を示すパルスドプラ画像２（ＦＦＴ画像）の画像データを生成する。また、画像処理部４３は、反射波信号の振幅（信号強度）に応じた輝度の画像データを生成する。なお、画像処理部４３で生成された画像データは、逐次メモリ２２に記憶される。そして、メモリ２２に記憶されたパルスドプラ画像２の画像データに基づいて、血流の流速分布をドプラ波形で示すグラフ３が表示装置２３の表示画面２３ａに表示される（図３参照）。

【0036】

音声データ生成部４５は、速度成分積算部６１及び重み付け演算部６２（重み付け演算手段）を備える。速度成分積算部６１は、反射波信号の解析により得られた血流の各速度成分を積算し、得られた各速度成分の積算値（Σ）を重み付け演算の係数とする。なお、パルスドプラ画像２の画像データの輝度が高いほど、各速度成分の積算値が大きくなり、パルスドプラ画像２の画像データの輝度が低いほど、各速度成分の積算値が小さくなる。即ち、積算値（係数）は、パルスドプラ画像２の明るさを数値に置き換えたデータである。

【0037】

また、重み付け演算部６２は、速度成分積算部６１によって得られた積算値（係数）を用いて、ウォールモーションフィルタ５５によってノイズが除去された積算Ｉ信号を重み付けする。本実施形態の重み付け演算部６２は、積算Ｉ信号に係数を乗じることにより、積算Ｉ信号を重み付けする。また、重み付け演算部６２は、係数が大きいほど積算Ｉ信号の出力を大きくし、係数が小さいほど積算Ｉ信号の出力を小さくするように、重み付け演算を行う。本実施形態では、パルスドプラ画像２の明るさが最大となる場合に係数が「１」となり、明るさが最小となる場合に係数が「０」となり、積算Ｉ信号に乗じる係数は、０以上１以下の範囲内で一次関数的に変化する（図４（ａ）参照）。

【0038】

そして、スピーカ２５は、反射波信号から抽出され、重み付け演算部６２によって重み付けされた積算Ｉ信号に基づいて、パルスドプラ血流音を音声として出力する。なお、デジタル信号である積算Ｉ信号は、図示しないＤ／Ａ変換部によってアナログ信号に変換された後にスピーカ２５に入力され、パルスドプラ血流音としてスピーカ２５から出力される。

【0039】

次に、パルスドプラ血流音の制御プログラムに基づいて実行される処理を以下に説明する。

【0040】

まず、超音波診断に関する情報として、家畜の識別番号、年齢、診断日時などの管理情報等の入力を促すメッセージが表示装置２３の表示画面２３ａに表示される。ここで、ユーザにより入力装置２４が操作されることにより、各種情報が入力される。そして、入力された情報は、一旦メモリ２２に記憶される。

【0041】

各種情報の入力が完了した後、超音波プローブ１３による超音波の送受信が開始される。具体的には、パルス発生回路３１が動作し、所定周期のパルス信号が送信回路３２に供給される。そして、送信回路３２では、パルス信号に基づいて、各超音波振動子に対応した遅延時間を有する駆動パルスが生成され、超音波プローブ１３に供給される。これにより、超音波プローブ１３の各超音波振動子が振動して、超音波が生体組織１に向けて照射される。

【0042】

なお、生体組織１内を伝播する超音波の一部は、生体組織１における組織境界面（例えば血管壁）などで反射して超音波プローブ１３で受信される。このとき、超音波プローブ１３の各超音波振動子によって、反射波が電気信号（反射波信号）に変換される。そして、その反射波信号は、受信回路３３で増幅等された後、信号処理部３４に入力される。

【0043】

その後、反射波信号に基づいて、生体組織１の断層像の画像データが生成される。具体的に言うと、信号処理部３４の位相合成部４１を経て位相差調整された反射波信号をＢモードデータ生成部４２に入力し、そこで反射波信号に対して対数変換や包絡線検波といった信号処理を行った後、反射波信号をＡ／Ｄ変換する。さらに、Ａ／Ｄ変換された反射波信号を画像処理部４３に入力して所定の画像処理を行わせることにより、断層像の画像データを生成させる。なお、生成された画像データは、一旦メモリ２２に記憶される。そして、記憶された画像データがメモリ２２から読み出されて表示装置２３に転送され、生体組織１の断層像が、白黒の濃淡で表示装置２３の表示画面２３ａに表示される。

【0044】

また、本実施形態では、反射波信号に基づいて、パルスドプラ画像２の画像データが生成される。具体的に言うと、図５に示されるように、位相合成部４１によって位相差調整された反射波信号がバンドパスフィルタ５１に入力され、反射波信号から信号帯域以外のノイズが除去されることにより、反射波信号から所定帯域の信号が抽出される。さらに、バンドパスフィルタ５１によって抽出された信号が直交検波器５２に入力され、抽出された信号からＩ信号及びＱ信号が抽出される。

【0045】

次に、直交検波器５２によって抽出されたＩ信号及びＱ信号がローパスフィルタ５３に入力され、Ｉ信号及びＱ信号のそれぞれから高調波成分が除去される。さらに、高調波成分が除去されたＩ信号及びＱ信号がサンプルアンドホールド回路５４に入力され、サンプルゲートを設定した状態でＩ信号及びＱ信号が積算されることにより、積算Ｉ信号（ΣＩ信号）及び積算Ｑ信号（ΣＱ信号）が生成される。

【0046】

そして、積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号がウォールモーションフィルタ５５に入力され、積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号のそれぞれから、家畜の体動に関する情報がノイズとして除去される。次に、ノイズが除去された積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号は、フーリエ変換部５６に入力され、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による周波数解析（ドプラ解析）が行われる。さらに、フーリエ変換部５６によって変換された積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号は、スペクトル演算部５７に入力されてスペクトル演算されることにより、血流の速度成分が算出される。

【0047】

次に、算出された血流の速度成分は、画像処理部４３に入力された際に所定の画像処理（画像ゲイン調整作業、時間軸・流速軸フィルタリングなど）が行われることにより、パルスドプラ画像２の画像データが生成される。なお、生成された画像データは、一旦メモリ２２に記憶される。そして、パルスドプラ画像２の画像データは、メモリ２２から読み出されて表示装置２３に転送され、血流の流速分布を示すグラフ３が表示装置２３の表示画面２３ａに表示される（図３参照）。

【0048】

図３に示すパルスドプラ画像２は、時間（横軸）と流速（縦軸）との関係を示すグラフ３を表示するものであって、このグラフ３は、スペクトラム分布の強度を示すパルスドプラ波形である。図３は、表示画面２３ａの左側の第１期間Ｔ１にグラフ３が現れる一方、表示画面２３ａの右側の第２期間Ｔ２にグラフ３が現れていない状態を例示している。なお、第１期間Ｔ１では、超音波プローブ１３が生体組織１の血管（ここでは動脈）付近に接触した状態となっている。一方、第２期間Ｔ２では、超音波プローブ１３が生体組織１から離れた状態となっている。

【0049】

また、本実施形態では、パルスドプラ画像２の輝度に連動して、パルスドプラ血流音の音量が調整される。具体的に言うと、まず、反射波信号の解析により得られた血流の各速度成分が、速度成分積算部６１によって積算される。その結果、得られた各速度成分の積算値（Σ）が、重み付け演算の係数となる。

【0050】

次に、得られた各速度成分の積算値（係数）と、ウォールモーションフィルタ５５によってノイズが除去された積算Ｉ信号とが、重み付け演算部６２に入力される。次に、重み付け演算部６２は、積算Ｉ信号に係数を乗じた値を算出する重み付け演算を行い、算出した値を出力値として出力する。詳述すると、パルスドプラ画像２が明るい場合は、重み付けの値（係数）が大きくなり、パルスドプラ血流音が大きくなる。一方、パルスドプラ画像２が暗い場合は、重み付けの値（係数）が小さくなり、パルスドプラ血流音が小さくなる。

【0051】

そして、重み付け演算部６２によって重み付けされた積算Ｉ信号に基づいて、血流の流速を示すパルスドプラ血流音がスピーカ２５から出力される。具体的に言うと、デジタル信号である積算Ｉ信号は、Ｄ／Ａ変換部によってアナログ信号に変換された後にスピーカ２５に入力され、パルスドプラ血流音としてスピーカ２５から出力される。これにより、パルスドプラ画像２が表示装置２３の表示画面２３ａ上に表示されるとともに、パルスドプラ血流音がスピーカ２５から出力される。なお、図３の状態では、超音波プローブ１３が生体組織１の動脈付近に接触した第１期間Ｔ１において、「シュン、シュン」というパルスドプラ血流音が聞こえるようになる。一方、超音波プローブ１３が生体組織１から離れた第２期間Ｔ２においては、パルスドプラ血流音が聞こえなくなる（無音となる）。

【0052】

また、コントローラ２１は、ユーザが行う画像ゲイン調整作業に基づきパルスドプラ画像２の輝度を増減させると同時に、輝度の増減に連動してパルスドプラ血流音の音量も増減させる音声ゲイン調整ステップを実行することができる。即ち、コントローラ２１は、『音声ゲイン調整手段』としての機能を有している。

【0053】

例えば、生体組織１において血流のある領域（血管付近）に超音波プローブ１３を接触させたにもかかわらず、表示装置２３の表示画面２３ａに波形（血流の流速分布を示すグラフ３）が何も表示されないことがある。この場合、ユーザは、入力装置２４を操作して、パルスドプラ画像２の画像データの輝度（ゲイン）を高くする。これにより、表示画面２３ａにグラフ３が表示される。それとともに、速度成分積算部６１によって積算される血流の各速度成分の積算値（平均値）、即ち、重み付け演算の係数が大きくなる。その結果、重み付け演算部６２によって重み付けされた積算Ｉ信号（係数を乗じた積算Ｉ信号）が、大きくなって（または、元の信号のまま）出力され、パルスドプラ血流音の音量が大きくなる。即ち、積算値（係数）は、ユーザによる入力装置２４の操作により調整可能である。

【0054】

ところが、パルスドプラ画像２の画像データの輝度を高くした場合、表示装置２３の表示画面２３ａにノイズ成分が表示されてしまうことがある。また、グラフ３が表示される第１期間Ｔ１（図３参照）において音（パルスドプラ血流音）が聞こえるだけでなく、グラフ３が表示されずに暗くなっている第２期間Ｔ２（図３参照）においても、「サー」というノイズ音が聞こえてしまうことがある。これらの場合、ユーザは、入力装置２４を操作してパルスドプラ画像２の画像データの輝度を低くし、これに伴って血流の各速度成分の積算値である係数を小さくする。これにより、重み付け演算部６２によって重み付けされた積算Ｉ信号が、小さくなって（または０になって）出力され、ノイズ音の音量が小さな音または無音となる。その結果、第１期間Ｔ１においてパルスドプラ血流音が聞こえる一方、第２期間Ｔ２においては、音が小さな音または無音となる。即ち、グラフ３の状態で見えている血流は音として聞こえ、不要なノイズ音は聞こえなくなる。

【0055】

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0056】

（１）本実施形態の超音波診断装置１１では、コントローラ２１が、パルスドプラ画像２の輝度を高くするのに連動してパルスドプラ血流音の音量が大きくなる一方、パルスドプラ画像２の輝度を低くするのに連動してパルスドプラ血流音の音量が小さくなる。これにより、視覚情報であるパルスドプラ画像２の輝度と聴覚情報であるパルスドプラ血流音の音量とが一致する。そのため、パルスドプラ画像２及びパルスドプラ血流音に基づいて、生体組織１の状態を容易に観察及び判断することが可能となる。

【0057】

（２）本実施形態では、積算Ｉ信号に対して血流の速度成分の積算値を乗じることにより、積算Ｉ信号が重み付けされ、積算Ｉ信号に基づいて出力されるパルスドプラ血流音の音量が増減される。つまり、簡単な重み付け演算によって、パルスドプラ血流音の音量を適切な値に調整することができる。

【0058】

（３）特許文献１の段落［００２７］には、超音波振動子を生体に擦り付けた際の定格を超えるような過大信号がスピーカに入ることを防ぐために、信号レベルを監視し、信号レベルが所定値を超えたときは、スピーカを駆動する音響用パワーアンプが信号を出力しないように制御（ミュート）する技術が提案されている。しかしながら、特許文献１は、ノイズ音を抑える技術ではないため、静脈のパルスドプラ血流音であるのかノイズ音であるのかを判別できない可能性がある。一方、本実施形態は、ノイズ音を抑える技術であるため、聞こえてくる音はパルスドプラ血流音であると判別することができる。

【0059】

（４）ところで、パルスドプラデータ生成部４４のサンプルアンドホールド回路５４によって生成された積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号には、血流の流れに関する情報に加えて、血流の流れよりも動きが遅い「体動」に関する情報も含まれている。しかし、パルスドプラ画像２を表示したりパルスドプラ音を出力したりするためには、体動に関する情報が邪魔になるという問題がある。そこで、本実施形態では、ウォールモーションフィルタ５５が、生成された積算Ｉ信号及び積算Ｑ信号から体動に関する情報をノイズとして除去するため、ノイズのないパルスドプラ画像２やパルスドプラ音を生成することができる。

【0060】

なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

【0061】

・上記実施形態の重み付け演算部６２は、積算Ｉ信号を重み付けしていたが、積算Ｉ信号とは別の複素信号である積算Ｑ信号を重み付けするようにしてもよい。

【0062】

・上記実施形態の重み付け演算部６２は、積算Ｉ信号に係数（血流の速度成分の積算値）を乗じることにより、積算Ｉ信号を重み付けしていた。しかし、重み付け演算部６２は、積算Ｉ信号を累乗（例えば、２乗、４乗など）することにより、積算Ｉ信号を重み付けしてもよい。

【0063】

・上記実施形態では、重み付け演算部６２が積算Ｉ信号に乗じる係数が、０以上１以下の範囲内で一次関数的に変化するようになっていた。しかし、係数は、例えば０以上１以下の範囲内で段階的に変化するものであってもよい（図４（ｂ）参照）。また、係数は、所定の閾値Ａ１以上である場合に「１」となり、所定の閾値Ａ１未満である場合に「０」となるものであってもよい（図４（ｃ）参照）。なお、係数は、１よりも大きく変化するものであってもよいし、０よりも小さく変化するものであってもよい。

【0064】

・上記実施形態では、積算Ｉ信号の出力を変化させる重み付け演算を行っていたが、重み付け演算とは別の演算により積算Ｉ信号の出力を変化させてもよい。

【0065】

・上記実施形態の速度成分積算部６１は、画像処理部４３に生成されたパルスドプラ画像２の画像データに基づいて、血流の各速度成分を積算していた。しかし、速度成分積算部６１は、スペクトル演算部５７によるスペクトル演算により算出された血流の各速度成分を積算するものであってもよい。

【0066】

・上記実施形態では、ＣＰＵ（コントローラ２１）が、位相合成部４１、Ｂモードデータ生成部４２、画像処理部４３、バンドパスフィルタ５１、直交検波器５２、ローパスフィルタ５３、サンプルアンドホールド回路５４、ウォールモーションフィルタ５５、フーリエ変換部５６、スペクトル演算部５７、速度成分積算部６１及び重み付け演算部６２の機能を実現させていた。しかし、これらは別個の回路で構成されていてもよい。

【0067】

・上記実施形態では、牛、馬、豚等の家畜の生体組織１を被検体としたが、家畜以外の動物の生体組織であってもよく、人間の生体組織であってもよい。また、上記実施形態の超音波診断装置１１は、妊娠検査以外の用途、例えば、受傷部位や悪性新生物の状態観察や治癒の経過観察などの用途に用いられても勿論構わない。

【0068】

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【0069】

（１）請求項３または４において、前記重み付け演算手段は、前記複素信号に前記係数を乗じることにより、前記複素信号を重み付けすることを特徴とする超音波診断装置。

【0070】

（２）請求項３または４において、前記係数は、ユーザによって調整可能であることを特徴とする超音波診断装置。

【0071】

（３）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記反射波信号から所定帯域の信号を抽出する帯域フィルタと、前記帯域フィルタによって抽出された信号から複素信号であるＩ信号及びＱ信号を抽出する直交検波器と、前記Ｉ信号を積算して積算Ｉ信号を生成するとともに、前記Ｑ信号を積算して積算Ｑ信号を生成する積算手段と、前記積算Ｉ信号及び前記積算Ｑ信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段によって変換された前記積算Ｉ信号及び前記積算Ｑ信号をスペクトル演算することにより、前記血流の速度成分を算出するスペクトル演算手段と、前記血流の速度成分に基づいて、前記パルスドプラ画像の画像データを生成する画像処理手段と、前記血流の速度成分の積算値を係数として用いて、前記積算Ｉ信号または前記積算Ｑ信号を重み付けする重み付け演算手段と、前記重み付け演算手段によって重み付けされた前記積算Ｉ信号または前記積算Ｑ信号に基づいて、前記パルスドプラ血流音を出力する前記音声出力装置とを備えることを特徴とする超音波診断装置。

【0072】

（４）請求項１乃至４のいずれか１項において、前記被検体は生体組織であることを特徴とする超音波診断装置。

【符号の説明】

【0073】

１…被検体としての生体組織
２…パルスドプラ画像
１１…超音波診断装置
２１…音声ゲイン調整手段及びプロセッサとしてのコントローラ
２３…表示装置
２３ａ…表示画面
２５…音声出力装置としてのスピーカ
６２…重み付け演算手段としての重み付け演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】