特許 7589603 超音波診断装置、超音波診断装置の制御方法、及び、超音波診断装置の制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】超音波診断装置、超音波診断装置の制御方法、及び、超音波診断装置の制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/06 20060101AFI20241119BHJP

【ＦＩ】

A61B8/06

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021041322

(22)【出願日】2021-03-15

(65)【公開番号】P2022141144

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川端 章裕

【審査官】井海田 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１６０７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３２２８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６７６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２１８１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９６２５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００ ー ８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る送受信部と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成するドプラ信号処理部と、
前記ドプラ信号処理部から順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成するドプラ波形生成部と、
前記ドプラ信号処理部から順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成するトレース処理部と、
を備え、
前記トレース処理部は、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点を含む第１のピーク山中において、前記第１の信号強度最大点よりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点よりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点の次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点を含む第２のピーク山中において、前記第２の信号強度最大点よりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する、
超音波診断装置。

【請求項2】

前記トレース処理部は、前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が閾値未満の場合、前記第１のトレース候補点を前記トレース点として決定し、前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が前記閾値以上の場合、前記第２のトレース候補点を前記トレース点として決定する、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記トレース処理部は、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうち、一時刻前の前記ドプラスペクトル中で決定された前記トレース点に速度が近い方を、現在時刻の前記ドプラスペクトルにおける前記トレース点として決定する、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記トレース処理部は、前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が閾値未満の場合、前記第１のトレース候補点を前記トレース点として決定し、前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が前記閾値以上の場合、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうち、一時刻前の前記ドプラスペクトル中で決定された前記トレース点に速度が近い方を、現在時刻の前記ドプラスペクトルにおける前記トレース点として決定する、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記トレース処理部は、前記超音波診断装置の診断条件に基づいて、前記所定の基準の基準内容を設定する、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記トレース処理部は、前記超音波診断装置の診断条件に基づいて、前記所定の基準として使用する基準を、以下の基準Ａ）、基準Ｂ）及び基準Ｃ）のうちから選択する、
基準Ａ）前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が閾値未満の場合、前記第１のトレース候補点を前記トレース点として決定し、前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が前記閾値以上の場合、前記第２のトレース候補点を前記トレース点として決定する、
基準Ｂ）前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうち、一時刻前の前記ドプラスペクトル中で決定された前記トレース点に速度が近い方を、現在時刻の前記ドプラスペクトルにおける前記トレース点として決定する、
基準Ｃ）前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が前記閾値未満の場合、前記第１のトレース候補点を前記トレース点として決定し、前記第２の信号強度最大点の前記信号強度が前記閾値以上の場合、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうち、一時刻前の前記ドプラスペクトル中で決定された前記トレース点に速度が近い方を、現在時刻の前記ドプラスペクトルにおける前記トレース点として決定する、
請求項５に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記トレース処理部は、前記送受信部におけるドプラスキャンモードが、ドプラモードとＢモード及び／又はカラーフローモードを時分割で同時に実行するＳｉｍｕｌ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ）モードか、ドプラモードのみを連続的に実行するＵｐｄａｔｅモードか、に基づいて、前記所定の基準の基準内容を設定する、
請求項５又は６に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

前記トレース処理部は、前記送受信部におけるドプラスキャンモードが、ＰＷドプラ、ＣＷドプラ、又は、組織ドプラのいずれであるかに基づいて、前記所定の基準の基準内容を設定する、
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記トレース処理部は、前記観察対象の種別に基づいて、前記所定の基準の基準内容を設定する、
請求項５乃至８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

前記トレース処理部は、前記超音波プローブの種別に基づいて、前記所定の基準の基準内容を設定する、
請求項５乃至９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項11】

前記観察対象は、前記被検体の血管内を通流する血流である、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項12】

超音波診断装置のデジタル演算回路が行う制御方法であって、
前記デジタル演算回路が、
超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る第１処理と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成する第２処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成する第３処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成する第４処理と、
を行い、
前記第４処理では、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点を含む第１のピーク山中において、前記第１の信号強度最大点よりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点よりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点の次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点を含む第２のピーク山中において、前記第２の信号強度最大点よりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する、
制御方法。

【請求項13】

超音波診断装置の制御プログラムであって、
超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る第１処理と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成する第２処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成する第３処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成する第４処理と、
を備え、
前記第４処理では、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点を含む第１のピーク山中において、前記第１の信号強度最大点よりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点よりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点の次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点を含む第２のピーク山中において、前記第２の信号強度最大点よりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する、
制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、超音波診断装置、超音波診断装置の制御方法、及び、超音波診断装置の制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ドプラの原理を利用して、被検体の血流速度等を測定し、これにより得られるドプラ波形に対してトレースラインを自動的に描画するオートトレース機能が具備した超音波診断装置が知られている。この種の超音波診断装置では、ドプラモードとしては、例えば、ＰＷ（パルスウエーブ）モードとＣＷ（コンティニュアスウエーブ）モードが用いられる。前者のＰＷモードでは超音波パルスを生体内へ送波するものであり、特定の深さに設定されたサンプルゲートから抽出されるドプラ情報が周波数解析され、これにより得られるドプラスペクトル（血流速度毎の信号強度を表したもの）からドプラ波形が形成される。後者のＣＷモードでは連続波超音波が送波され、その超音波ビーム軸上からの反射波が受波される。それにより得られた受信信号からドプラ情報が抽出され、上記同様にドプラ波形が形成される。

【0003】

図１Ａは、ドプラ波形の一例を示す図である。図１Ｂは、あるタイミング（図１Ａ中の矢印のタイミング）で得られたドプラスペクトルの一例を示す図である。

【0004】

ドプラスペクトルは、時々刻々と変化する観察対象の動きのその時々の速度成分を示す周波数特性であり、例えば、図１Ｂに示すように、観察対象の動きの速度毎の信号強度（パワーとも称される）を表すスペクトル情報である。又、ドプラ波形は、時系列のドプラスペクトルに基づいて生成される観察対象の動きの速度（即ち、ドプラ偏移周波数）の時間的変化の情報であり、例えば、図１Ａに示すように、時間を横軸、速度（即ち、ドプラ偏移周波数）を縦軸として、各速度（即ち、周波数成分）の信号強度（パワーとも称される）を輝度（階調）とした波形で表現される。

【0005】

オートトレース機能は、時系列のドプラスペクトルそれぞれにおいて、観察対象の動きの最大速度をトレース点として決定し、当該トレース点をもとに、ドプラ波形に対してトレースラインを形成するものである。

【0006】

実際の診断の場面では、かかるトレースラインを利用して各種の診断がなされており、例えば、かかるトレースラインを利用して、ＰＳＶ (Peak Systolic Velocity：収縮期最高血流速度)による血流評価や、ＶＴＩ (Velocity-Time Integral：速度時間積分値)による心臓左室収縮能評価が行われる。尚、ＰＳＶによる血流評価の一例としては、トレースラインの１心拍中の速度最大点をＰＳＶとして検出し、頸動脈の狭窄評価などがある。又、ＶＴＩによる心臓左室収縮能評価の一例としては、心臓の左室流出路で、ＰＷドプラ速度波形を取得し、トレースラインから、ＶＴＩ（即ち、面積）を算出し、ＶＴＩと血流断面積とから心拍出量を算出する評価などがある。

【0007】

このような背景から、この種の超音波診断装置においては、トレースラインを精度良く形成することが求められており、例えば、特許文献１では、ドプラスペクトル中で、流れ方向側端部から周波数０Ｈｚの方向に向かって順に検索し、該データ値が予め設定された閾値を所定の周波数幅中で所定回数以上越えた時、その最初に越えた位置を最高周波数とする手法等が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開平８－２２９０３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、従来技術に係る超音波診断装置においては、ドプラスペクトル中から、ピーク点（信号強度が極大値を取る位置を表す。以下同じ）を抽出し、当該ピーク点を含むピーク山において、当該ピーク点よりも信号強度が所定量の低い地点を、観察対象の動きの最大速度を表すトレース点として決定する構成となっている。

【0010】

しかしながら、一般的に、ドプラスペクトル中には、観察対象の動き（例えば、血流）に依拠した信号成分の他に、ノイズ成分（熱ノイズやクラッタ信号等）が重畳しており、従来技術に係る超音波診断装置の最大速度の抽出アルゴリズムでは、ドプラスペクトル中から、ノイズ成分を観察対象の動きの最大速度として抽出してしまう場合があった。例えば、図１Ｂでは、ドプラスペクトル中には、２つのピーク山が表出しているが、ここでは、本来、２つ目のピーク山に含まれるｖ２の位置を観察対象の動きの最大速度として決定すべきところ、ノイズ成分由来の１つ目のピーク山中のｖ１の位置を観察対象の動きの最大速度（即ち、トレース点）として決定してしまった状況を表している。このように、トレース点を誤った位置に決定してしまった場合、例えば、図１Ａに示すように、トレースラインにスパイク（図１Ａの矢印位置を参照）が発生し、超音波診断装置は、誤った診断結果を提示することとなる。

【0011】

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ドプラモード実行時に、ドプラスペクトル中から観察対象の動きの最大速度を正確に抽出し、ドプラ波形に対して高精度なトレースラインを形成することを可能とする超音波診断装置、超音波診断装置の制御方法、及び、超音波診断装置の制御プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述した課題を解決する主たる本開示は、
超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る送受信部と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成するドプラ信号処理部と、
前記ドプラ信号処理部から順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成するドプラ波形生成部と、
前記ドプラ信号処理部から順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成するトレース処理部と、
を備え、
前記トレース処理部は、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点を含む第１のピーク山中において、前記第１の信号強度最大点よりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点よりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点の次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点を含む第２のピーク山中において、前記第２の信号強度最大点よりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する、
超音波診断装置である。

【0013】

又、他の局面では、
超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る第１処理と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成する第２処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成する第３処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成する第４処理と、
を備え、
前記第４処理では、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点を含む第１のピーク山中において、前記第１の信号強度最大点よりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点よりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点の次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点を含む第２のピーク山中において、前記第２の信号強度最大点よりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する、
制御方法である。

【0014】

又、他の局面では、
超音波診断装置の制御プログラムであって、
超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る第１処理と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成する第２処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成する第３処理と、
前記第２処理で順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成する第４処理と、
を備え、
前記第４処理では、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点を含む第１のピーク山中において、前記第１の信号強度最大点よりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点よりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点の次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点を含む第２のピーク山中において、前記第２の信号強度最大点よりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点と前記第２のトレース候補点のうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する、
制御プログラムである。

【発明の効果】

【0015】

本開示に係る超音波診断装置によれば、ドプラモード実行時に、ドプラスペクトル中から観察対象の動きの最大速度を正確に抽出し、ドプラ波形に対して高精度なトレースラインを形成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1A】ドプラ波形の一例を示す図

【図1B】あるタイミング（図１Ａ中の矢印のタイミング）で得られたドプラスペクトルの一例を示す図

【図2】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の外観の一例を示す図

【図3】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置の全体構成の一例を示す図

【図4】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のドプラ信号処理部の構成の一例を示す図

【図5】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のトレース処理部の動作の具体例を示すフロー図

【図6】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のトレース処理部によるトレース候補点の抽出方法を示す図

【図7A】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図7B】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図8A】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図8B】本発明の一実施形態に係る超音波診断装置のトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図9A】変形例１に係るトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図9B】変形例１に係るトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図10A】変形例１に係るトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図10B】変形例１に係るトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図11】変形例２に係るトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図12】変形例２に係るトレース処理部にて、トレース候補点から最終的なトレース点を決定する処理について説明する図

【図13】変形例３に係るトレース処理部の動作の具体例を示すフロー図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0018】

［超音波診断装置の構成］
以下、図２～図４を参照して、本発明の一実施形態に係る超音波診断装置（以下、「超音波診断装置Ａ」と称する）の構成について説明する。

【0019】

図２は、超音波診断装置Ａの外観の一例を示す図である。図３は、超音波診断装置Ａの全体構成の一例を示す図である。

【0020】

超音波診断装置Ａは、被検体内の形状、性状又は動態を超音波画像として可視化し、画像診断するために用いられる。尚、本実施形態では、超音波診断装置Ａの観察対象の一例として、被検体の血管内を通流する血流を取り上げる。但し、超音波診断装置Ａの観察対象としては、被検体の血流以外の組織であってもよい。

【0021】

超音波診断装置Ａは、図２に示すように、超音波診断装置本体１００及び超音波プローブ２００を備える。

【0022】

超音波プローブ２００は、超音波ビーム（ここでは、１～３０ＭＨｚ程度）を被検体（例えば、人体）内に対して送信するとともに、送信した超音波ビームのうち被検体内で反射された超音波エコーを受信して電気信号に変換する音響センサーとして機能する。

【0023】

ユーザーは、超音波プローブ２００の超音波ビームの送受信面を被検体に接触させて超音波診断装置Ａを動作させ、超音波診断を行う。尚、超音波プローブ２００には、コンベックスプローブ、リニアプローブ、セクタプローブ、又は三次元プローブ等の任意のものを適用することができる。

【0024】

超音波プローブ２００は、例えば、マトリクス状に配設された複数の振動子（例えば、圧電素子）と、当該複数の振動子の駆動状態のオンオフを個別に又はブロック単位（以下、「チャンネル」と称する）で切替制御するためのチャンネル切替部（例えば、マルチプレクサ）を含んで構成される。超音波プローブ２００の各振動子は、超音波診断装置本体１００（送信部１ａ）で発生された電圧パルスを超音波ビームに変換して被検体内へ送信し、被検体内で反射した超音波エコーを受信して電気信号（以下、「受信信号」と称する）に変換し、超音波診断装置本体１００（受信部１ｂ）へ出力する。

【0025】

超音波診断装置本体１００は、送受信部１（送信部１ａ、受信部１ｂ）、断層画像生成部２、ドプラ信号処理部３、表示処理部４、モニタ５、操作入力部６、及び、制御装置１０を備えている。

【0026】

送受信部１の送信部１ａは、超音波プローブ２００に対して駆動信号たる電圧パルスを送出する送信器である。送信部１ａは、例えば、高周波パルス発振器、パルス設定部等を含んで構成される（いずれも図示せず）。送信部１ａは、高周波パルス発振器で生成した電圧パルスを、パルス設定部で設定した電圧振幅、パルス幅及び送出タイミングに調整して、超音波プローブ２００のチャンネルごとに送出する。

【0027】

送信部１ａは、超音波プローブ２００の複数のチャンネルそれぞれにパルス設定部を有しており、複数のチャンネルごとに電圧パルスの電圧振幅、パルス幅及び送出タイミングを設定可能になっている。例えば、送信部１ａは、複数のチャンネルに対して適切な遅延時間を設定することによって目標とする深度を変更したり、異なるパルス波形を発生させる（例えば、Ｂモードでは１波のパルス、ＰＷドプラモードでは４波のパルスを送出する）。

【0028】

送受信部１の受信部１ｂは、超音波プローブ２００で生成された超音波エコーに係る受信信号を受信処理する受信器である。受信部１ｂは、プリアンプ、ＡＤ変換部、受信ビームフォーマー、及び処理系統切替部を含んで構成される（いずれも図示せず）。

【0029】

受信部１ｂは、プリアンプにて、チャンネルごとに微弱な超音波エコーに係る受信信号を増幅し、ＡＤ変換部にて、受信信号を、デジタル信号に変換する。そして、受信部１ｂは、受信ビームフォーマーにて、各チャンネルの受信信号を整相加算することで複数チャンネルの受信信号を１つにまとめて、音響線データとする。又、受信部１ｂは、処理系統切替部にて、受信ビームフォーマーで生成された受信信号を送信する先を切り替え制御し、実行する動作モードに応じて、断層画像生成部２又はドプラ信号処理部３に一方に出力する。

【0030】

断層画像生成部２は、Ｂモード動作の際に受信部１ｂから受信信号を取得して、被検体の内部の断層画像（Ｂモード画像とも称される）を生成する。

【0031】

断層画像生成部２は、例えば、超音波プローブ２００が深度方向に向けてパルス状の超音波ビームを送信した際に、その後に検出される超音波エコーの信号強度（Intensity）を時間的に連続してラインメモリに蓄積する。そして、断層画像生成部２は、超音波プローブ２００からの超音波ビームが被検体内を走査するに応じて、各走査位置での超音波エコーの信号強度をラインメモリに順次蓄積し、フレーム単位となる二次元データを生成する。そして、断層画像生成部２は、被検体の内部の各位置で検出される超音波エコーの信号強度を輝度値に変換することによって、断層画像を生成する。

【0032】

断層画像生成部２は、例えば、包絡線検波回路、ダイナミックフィルター及び対数圧縮回路を含んで構成される。包絡線検波回路は、受信信号を包絡線検波して、信号強度を検出する。対数圧縮回路は、包絡線検波回路で検出された受信信号の信号強度に対して対数圧縮を行う。ダイナミックフィルターは、深度に応じて周波数特性を変化させたバンドパスフィルターであって、受信信号に含まれるノイズ成分を除去する。

【0033】

ドプラ信号処理部３は、ＰＷドプラモード、ＣＷドプラモード及び組織ドプラモードの際に受信部１ｂから受信信号を取得して、血流からの超音波エコーの送信周波数に対するドプラ偏移周波数を検出する。そして、ドプラ信号処理部３は、ドプラ偏移周波数毎（即ち、血流の速度毎）の信号強度を表すドプラスペクトルに係る情報を、順次、表示処理部４に出力する。尚、血流の速度とドプラ偏移周波数とは、以下の式（１）のように、正比例の関係にある。
Ｖ = ｃ／２ｃｏｓθ × Ｆｄ／Ｆ０ …（１）
（但し、Ｖ：血流速度、Ｆ０：超音波ビームの送信周波数（または受信周波数）、Ｆｄ：ドプラ偏移周波数、ｃ：生体内音速、θ：超音波ビームのビーム方向と血流方向のなす交差角度）

【0034】

例えば、ドプラ信号処理部３は、ＰＷドプラモード動作においては、超音波プローブ２００が、パルス繰り返し周波数に従って一定間隔でパルス状の超音波ビームを送信している際に、当該パルス繰り返し周波数に同期して超音波エコーに係る受信信号をサンプリングする。そして、ドプラ信号処理部３は、例えば、同じサンプルゲート位置からのｎ番目の超音波ビームに係る超音波エコーとｎ＋１番目の超音波ビームに係る超音波エコーの位相差に基づいて、ドプラ偏移周波数を検出する。

【0035】

図４は、ＰＷドプラを実行するドプラ信号処理部３の構成の一例を示す図である。ＰＷドプラを実行するドプラ信号処理部３は、例えば、バンドパスフィルター３ａ、直交検波部３ｂ、ローパスフィルター３ｃ、レンジゲート３ｄ、積分回路３ｅ、ウォールモーションフィルター３ｆ、及びＦＦＴ解析部３ｇを含んで構成される。バンドパスフィルター３ａは、不必要な周波数成分を除去する。直交検波部３ｂは、受信信号に対して、送信した超音波パルスと同相の参照信号及び送信した超音波パルスとπ／２だけ位相の異なる参照信号をミキシングして、直交検波信号を生成する。ローパスフィルター３ｃは、直交検波信号の高周波成分を除去して、ドプラ偏移周波数に係る受信信号を生成する。レンジゲート３ｄは、サンプルゲート深度からの超音波エコーのみを取得する。積分回路３ｅは、レンジゲート３ｄで取得した受信信号を積分する。ウォールモーションフィルター３ｆは、低域除去して、クラッタ成分（組織からの超音波エコー）を除去する処理を行う。ＦＦＴ解析部３ｇは、このようにして取得した受信信号のドプラ偏移周波数成分を周波数解析する。

【0036】

尚、超音波診断装置Ａは、観察対象の動きを表すドプラ情報（即ち、ドプラ偏移周波数）を取得する際に、ＰＷドプラモード、ＣＷドプラモード及び組織ドプラモードから選択的に実行可能となっていてもよい。又、超音波診断装置Ａは、かかるドプラスキャンモードを実行する際に、ドプラモードとＢモード及び／又はカラーフローモードを時分割で同時に実行するＳｉｍｕｌ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ）モードと、ドプラモードのみを連続的に実行するＵｐｄａｔｅモードと、を選択可能となっていてもよい。

【0037】

表示処理部４は、断層画像生成部２から出力される断層画像や、ドプラ信号処理部３から出力されるドプラスペクトルを取得して、モニタ５に表示させる表示用画像を生成する。

【0038】

表示処理部４は、ドプラ波形生成部４ａ、及び、グラフィック処理部４ｂを有している。

【0039】

ドプラ波形生成部４ａは、例えば、ドプラ信号処理部３から順次出力される時系列のドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成する。ドプラ波形は、図１Ａに示したように、時系列のドプラスペクトルに基づいて生成される観察対象の動きの速度（即ち、ドプラ偏移周波数）の時間的変化の情報であり、例えば、各時点の血流速度は、一本のラインのような形態で表現され、血流速度毎（即ち、ドプラ偏移周波数毎）の信号強度が画素の輝度の大きさによって表現される。

【0040】

グラフィック処理部４ｂは、断層画像生成部２から出力される断層画像や、ドプラ波形生成部４ａに生成されたドプラ波形画像に対して、各種の画像処理を施す。そして、グラフィック処理部４ｂは、これらの断層画像とドプラ波形画像とを用いて、表示用画像を生成する。

【0041】

又、グラフィック処理部４ｂは、制御装置１０（ここでは、トレース処理部１２）から、ドプラ波形に対して形成するトレースラインの情報が指定された場合、ドプラ波形の画像に対して、トレースラインを重ね合わせた画像（図１Ａを参照）を生成する。

【0042】

尚、断層画像生成部２、ドプラ信号処理部３、及び表示処理部４は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等で構成されたデジタル演算回路によって実現される。但し、これらの構成は、種々に変形可能であり、例えば、その一部又は全部がハードウェア回路によって実現されてもよいし、プログラムに従った演算処理によって実現されてもよい。

【0043】

モニタ５は、表示処理部４に生成された表示用画像を表示するディスプレイであって、例えば、液晶ディスプレイにて構成される。

【0044】

操作入力部６は、ユーザーが入力操作を行うためのユーザーインターフェイスであり、例えば、押しボタンスイッチ、キーボード、及びマウス等で構成される。操作入力部６は、ユーザーが行った入力操作を操作信号に変換し、制御装置１０に入力する。

【0045】

制御装置１０は、超音波プローブ２００、送受信部１、断層画像生成部２、ドプラ信号処理部３、表示処理部４、モニタ５、及び、操作入力部６と信号を相互にやり取りし、これらを統括制御する。尚、制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含んで構成されている。そして、制御装置１０の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに格納された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。但し、制御装置１０の機能の一部又は全部は、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア回路、又はこれらの組み合わせによっても実現できることは勿論である。

【0046】

制御装置１０は、送受信制御部１１、及び、トレース処理部１２を備えている。

【0047】

送受信制御部１１は、操作入力部６を介してユーザーに設定された超音波プローブ２００の種類（例えば、コンペックス型、セクタ型、又は、リニア型等）、被検体内の撮像対象の深度、及び、撮像モード（例えば、Ｂモード、ＰＷドプラモード、カラードプラモード、又は、パワードプラモード）等に基づいて、超音波ビームの送受信条件を決定する。そして、送受信制御部１１は、このようにして決定した送受信条件となるように、送信部１ａ及び受信部１ｂそれぞれを制御して、超音波プローブ２００における超音波の送受波を実行させる。

【0048】

トレース処理部１２は、ドプラ信号処理部３から順次出力される時系列のドプラスペクトルそれぞれにおいて、観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいてドプラ波形に対してトレースラインを形成する（詳細は後述）。尚、トレースラインは、例えば、図１Ａに示すように、ドプラ信号処理部３から出力された各時刻のドプラスペクトルのトレース点を、連結することによって、形成される。

【0049】

尚、制御装置１０は、トレース処理部１２によって形成されたトレースラインを用いて、計測を行う計測部を有していてもよい。かかる計測部は、例えば、上記したように、トレースラインの１心拍中の速度最大点をＰＳＶとして検出してユーザーに提示したり、トレースラインの１心拍中のＶＴＩ（即ち、面積）から心拍出量を算出してユーザーに提示したりしてもよい。

【0050】

［トレース処理部の詳細構成］
以下、図５～図８Ｂを参照して、トレース処理部１２の詳細構成の一例について、説明する。

【0051】

図５は、トレース処理部１２の動作の具体例を示すフロー図である。

【0052】

図６は、トレース処理部１２によるトレース候補点（最終的にトレース点を決定する際の候補点を表す。以下同じ）の抽出方法を示す図である。尚、図６は、あるタイミングで取得されたドプラスペクトルであり、図６では、トレース処理部１２によるトレース候補の抽出処理によって、当該ドプラスペクトル中で抽出される２つのトレース候補点Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂを示している。

【0053】

図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂは、トレース処理部１２が、図６の抽出方法で抽出されたトレース候補点Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂから最終的なトレース点を選択する処理について説明する図である。図７Ａは、トレース候補点Ｑ１ｂがトレース点として選択されるケースを表し、図７Ｂは、トレース候補点Ｑ２ｂがトレース点として選択されるケースを表している。

【0054】

尚、図８Ａのドプラ波形は、図７Ａのドプラスペクトルとその前後のタイミングに得られたドプラスペクトルから形成されたドプラ波形である。又、図８Ｂのドプラ波形は、図７Ｂのドプラスペクトルとその前後のタイミングに得られたドプラスペクトルから形成されたドプラ波形である。

【0055】

一般に、ドプラスペクトル中には、観察対象（ここでは、血流）の動きに依拠したドプラ信号成分の他に、ノイズ成分が重畳したものとなっている。この種のノイズ成分の大部分は、超音波診断装置Ａ内の電気回路に起因する熱ノイズと、被検体内の血流以外の組織（例えば、血管壁や血管周辺の臓器）からの超音波エコーに起因するクラッタ信号である。熱ノイズは、一般に、微弱なホワイトノイズであり、信号強度に係る閾値を適切に設定すれば、熱ノイズに起因するノイズ成分と、血流の動きに依拠したドプラ信号成分とを識別することが可能である。一方、クラッタ信号は、血流の動きに依拠したドプラ信号以上に大きなピーク山として表出する場合もあるが、その速度は、通常、血流よりも遅い。そのため、ドプラ信号の速度に着目することで、クラッタ信号と、血流の動きに依拠したドプラ信号とを識別することが可能である。

【0056】

本願の発明者は、この点に着目し、ドプラスペクトル中から、血流の動きに依拠したドプラ信号を抽出し、その最大速度を特定するアルゴリズムに想到した。尚、特許文献１に係る従来技術では、ドプラスペクトル中で、流れ方向側端部から周波数０Ｈｚの方向に向かって順に検索して、最高周波数（即ち、観察対象の動きの最大速度）を決定するため、図１Ａ、図１Ｂのように、ドプラスペクトル中に、２つのピーク山が存在する状況下でも、より高速域側に存在するピーク山中において、トレース点（図１Ｂのｖ２の位置）を決定することが可能である。しかしながら、特許文献１に係る従来技術では、高速域側に存在するピーク山がノイズ成分に起因する場合にまで、高速域側に存在するピーク山中でトレース点を決定してしまうおそれがある。換言すると、血流の動きに依拠したドプラ信号を適確に抽出するためには、熱ノイズに対応するための分離処理と、クラッタ信号に対応するための分離処理と、を適確に行う必要がある。

【0057】

そこで、本実施形態に係るトレース処理部１２は、まず、ドプラスペクトル中から、２つのトレース候補点（以下、「第１のトレース候補点」及び「第２のトレース候補点」と称する）を抽出し（図６を参照）、これらの２つのトレース候補点のうちから、ノイズに起因して発生したと推定される一方のトレース候補点を除外することで、他方のトレース候補点を最終的なトレース点として決定する（図７Ａ～図８Ｂを参照）。

【0058】

図５に戻って、トレース処理部１２の動作について、説明する。

【0059】

ステップＳ１において、トレース処理部１２は、ドプラスペクトル中から信号強度が最大となる第１の信号強度最大点を探索する。図６のドプラスペクトル中では、地点Ｑ１ａが、第１の信号強度最大点として、決定されることになる。

【0060】

ステップＳ２において、トレース処理部１２は、ドプラスペクトルの第１の信号強度最大点Ｑ１ａを含む第１のピーク山Ｍ１中において、第１の信号強度最大点Ｑ１ａよりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定する。例えば、トレース処理部１２は、図６のドプラスペクトルでは、地点Ｑ１ｂを、第１のトレース候補点として、設定する。

【0061】

トレース処理部１２によるトレース候補点（第１のトレース候補点Ｑ１ｂ、及び第２のトレース候補点Ｑ２ｂで共通）の設定手順は、以下の通りである。即ち、トレース点は、可能な限り、実際の観察対象の動きの最大速度近くに設定される必要がある。これは、トレース点から形成されるトレースラインが、後に面積演算等を行うに当たってドプラ波形のほぼ全体をカバーするようにする上でも重要である。

【0062】

かかる観点から、トレース処理部１２は、第１のピーク山Ｍ１中において、第１の信号強度最大点Ｑ１ａよりも高速域側で、第１のトレース候補点を設定している。具体的には、図６では、トレース処理部１２は、第１のピーク山Ｍ１中において、第１の信号強度最大点Ｑ１ａよりも高速域側であって、当該地点の信号強度が第１設定値ＴＰ１となる点に、第１のトレース候補点Ｑ１ｂを設定する構成となっている。

【0063】

尚、第１設定値ＴＰ１は、予め定められた値であってもよいし、第１の信号強度最大点Ｑ１ａの信号強度に基づいて決定された値（例えば、第１信号強度最大点Ｑ１ａの信号強度から、所定のオフセットだけ減じた値）であってもよい。又、第１設定値ＴＰ１は、ノイズレベルの解析結果から決定された値であってもよい。

【0064】

ステップＳ３において、トレース処理部１２は、ドプラスペクトル中から第１のトレース候補点Ｑ１ｂよりも高速域側で、第１の信号強度最大点Ｑ１ａの次に信号強度が最大となる第２の信号強度最大点を探索する。図６のドプラスペクトル中では、地点Ｑ２ａが、第２の信号強度最大点として、決定されることになる。

【0065】

尚、このステップＳ３で、第２の信号強度最大点を探索する際には、探索範囲は、ドプラスペクトル中の第１の信号強度最大点Ｑ１ａよりも高速域側ではなく、ドプラスペクトル中から第１のトレース候補点Ｑ１ｂよりも高速域側に設定する。これは、探索範囲を、ドプラスペクトル中の第１の信号強度最大点Ｑ１ａよりも高速域側に設定した場合には、ノイズ等の影響で、第１のピーク山Ｍ１中で第２の信号強度最大点を決定してしまうおそれがあるためである。

【0066】

ステップＳ４において、トレース処理部１２は、ドプラスペクトルの第２の信号強度最大点Ｑ２ａを含む第２のピーク山Ｍ２中において、第２の信号強度最大点Ｑ２ａよりも高速域側で、第２のトレース候補点を設定する。例えば、トレース処理部１２は、図６のドプラスペクトルでは、地点Ｑ２ｂを、第２のトレース候補点として、設定する。

【0067】

トレース処理部１２が、第２のピーク山Ｍ２中において、第２のトレース候補点Ｑ２ｂを設定する際の基準は、第１のピーク山Ｍ１中において、第１のトレース候補点Ｑ１ｂを設定する際の基準と同様である。例えば、トレース処理部１２は、第２のピーク山Ｍ２中において、第２の信号強度最大点Ｑ２ｂよりも高速域側であって、当該地点の信号強度が第２設定値ＴＰ２となる点を、第２のトレース候補点Ｑ２ｂとして設定する。

【0068】

尚、第２設定値ＴＰ２は、予め定められた値であってもよいし、第２の信号強度最大点Ｑ２ｂの信号強度に基づいて決定された値（例えば、第２信号強度最大点Ｑ２ｂの信号強度から、所定のオフセットだけ減じた値）であってもよい。又、第２設定値ＴＰ２は、第１設定値ＴＰ２と同一の値であってもよい。

【0069】

ステップＳ５において、トレース処理部１２は、所定の基準を用いて、第１のトレース候補点Ｑ１ｂと第２のトレース候補点Ｑ２ｂのうちのノイズに起因して発生したと推定される一方を除外することで、他方をトレース点として決定する。

【0070】

ここで、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂを参照して、トレース処理部１２が、第１のトレース候補点Ｑ１ｂと第２のトレース候補点Ｑ２ｂとのうちから、トレース点を決定する際の基準（以下、「トレース点決定基準」とも称する）について説明する。

【0071】

トレース点決定基準は、ノイズの一般的挙動に着目して設定された基準である。ドプラスペクトル中には、上記したように、熱雑音等のホワイトノイズ、及び、観察対象の血流以外の組織からのクラッタ信号が、大きなノイズ成分として表出する傾向にある。ここで、熱雑音等のホワイトノイズは、ドプラスペクトル中で、低速域から高速域に亘る各速度域で、微弱な信号として表出する。又、観察対象の血流以外の組織からのクラッタ信号は、ドプラスペクトル中で、血流よりも低速域において、強い信号強度の信号として表出する。尚、クラッタ信号の発生の有無は、観察対象の位置に依拠するが、熱雑音等のホワイトノイズは、常に存在するため、ドプラスペクトル中には、ホワイトノイズに起因するピーク山が常に表出する。

【0072】

つまり、図５のフローチャートのステップＳ２～Ｓ４の処理でドプラスペクトルから抽出された２つのピーク山Ｍ１、Ｍ２は、典型的には、観察対象の血流に依拠したピーク山、クラッタ信号に依拠したピーク山、及び、ホワイトノイズに依拠したピーク山のいずれかに該当すると考えられる。そのため、クラッタ信号が表れている状況下では、ステップＳ２の処理において、クラッタ信号に依拠したピーク山が第１のピーク山Ｍ１として抽出され、ステップＳ４の処理において、観察対象の血流に依拠したピーク山が第２のピーク山Ｍ２として抽出されることになる（以下、「第１のケース」と称する）。一方、クラッタ信号が表れていない状況下では、ステップＳ２の処理において、観察対象の血流に依拠したピーク山が第１のピーク山Ｍ１として抽出され、ステップＳ４の処理において、ホワイトノイズに依拠したピーク山が第２のピーク山Ｍ２として抽出されることになる（以下、「第２のケース」と称する）。

【0073】

トレース点決定基準では、かかる観点から、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が閾値未満であるか否かによって、現時点で捉えられたドプラスペクトルが、第１ケースと第２ケースのいずれに該当するか判別し、これに基づいて、第１のトレース候補点Ｑ２ｂと第２のトレース候補点Ｑ２ｂとのうちから、最終的なトレース点を決定する。

【0074】

具体的には、トレース処理部１２は、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が閾値ＴＨ２未満であるケース（図７Ａ、図８Ａ）では、第１のトレース候補点Ｑ１ｂを最終的なトレース点として決定し、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が閾値ＴＨ２以上であるケース（図７Ｂ、図８Ｂ）では、第２のトレース候補点Ｑ２ｂを最終的なトレース点として決定する。これは、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が閾値ＴＨ２未満の場合、第２ピーク山Ｍ２をホワイトノイズに依拠したピーク山とみなせ、現時点で捉えられたドプラスペクトルが、「第２のケース」に該当すると推定し得るからである。又、同様に、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が閾値ＴＨ２以上の場合、第１ピーク山Ｍ１をクラッタ信号に依拠したピーク山とみなせ、現時点で捉えられたドプラスペクトルが、「第１のケース」に該当すると推定し得るからである。

【0075】

尚、閾値ＴＨ２は、典型的には、第２設定値ＴＰ２よりも大きい値に設定される。閾値ＴＨ２は、予め実験又はシミュレーションによって、信号強度から観察対象の血流によって表出するピーク山とホワイトノイズによって表出するピーク山とを判別する上で適切な値に設定されるのが好ましい。

【0076】

尚、本実施形態に係るトレース処理部１２は、ドプラスペクトル中に２つのピーク山が表出することを前提として処理を行う構成となっている。これは、一般に、ドプラスペクトル中には、血流速度に依拠したピーク山の他に、熱雑音等のホワイトノイズに起因するピーク山が必ず表出するからである。但し、トレース処理部１２は、図５のフローチャートのステップＳ１の処理の前に、公知のパターン認識処理等によって、ドプラスペクトル中に、一定程度以上の信号強度のピーク山が２つ表れているか否かを判定し、ドプラスペクトル中に、一定程度以上の信号強度のピーク山が２つ表れている場合に限って、ステップＳ１～Ｓ５の処理を行う構成としてもよい。

【0077】

［効果］
以上のように、本実施形態に係る超音波診断装置Ａは、
超音波プローブを用いて超音波を送受波して、被検体内の観察対象からの超音波エコーに係る受信信号を得る送受信部１と、
前記受信信号に含まれるドプラ情報を周波数解析し、前記観察対象の動きの速度毎の信号強度を表すドプラスペクトルを生成するドプラ信号処理部３と、
前記ドプラ信号処理部３から順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルに基づいて、ドプラ波形を生成するドプラ波形生成部４ａと、
前記ドプラ信号処理部３から順次出力される時系列の前記ドプラスペクトルそれぞれにおいて、前記観察対象の動きの最大速度を表すトレース点を決定し、当該トレース点に基づいて前記ドプラ波形に対してトレースラインを形成するトレース処理部１２と、
を備え、
前記トレース処理部１２は、
前記ドプラスペクトル中から前記信号強度が最大となる第１の信号強度最大点Ｑ１ａを探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第１の信号強度最大点Ｑ１ａを含む第１のピーク山Ｍ１中において、前記第１の信号強度最大点Ｑ１ａよりも高速域側で、第１のトレース候補点Ｑ１ｂを設定し、
前記ドプラスペクトル中の前記第１のトレース候補点Ｑ１ｂよりも高速域側で、前記第１の信号強度最大点Ｑ１ａの次に前記信号強度が最大となる第２の信号強度最大点Ｑ２ａを探索し、
前記ドプラスペクトルの前記第２の信号強度最大点Ｑ２ａを含む第２のピーク山Ｍ２中において、前記第２の信号強度最大点Ｑ２ａよりも高速域側で、第２のトレース候補点Ｑ２ｂを設定し、
所定の基準を用いて、前記第１のトレース候補点Ｑ１ｂと前記第２のトレース候補点Ｑ２ｂのうちのいずれか一方を前記トレース点として決定する。

【0078】

従って、本実施形態に係る超音波診断装置Ａによれば、ドプラスペクトル中に、観察対象（例えば、血流）の動きに依拠したピーク山に加えて、クラッタ信号に起因するピーク山や熱ノイズに起因するピーク山が表れている場合にも、ドプラスペクトル中から、観察対象（例えば、血流）の最大速度を適確に決定することが可能となる。これによって、ドプラ波形に対して高精度なトレースラインを形成することが可能である。

【0079】

（変形例１）
トレース処理部１２が採用するトレース点決定基準としては、観察対象の動き（例えば、血流）の一般的挙動に着目して設定された基準が用いられてもよい。

【0080】

図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂは、変形例１に係るトレース処理部にて、トレース候補点Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂから最終的なトレース点を決定する処理について説明する図である。図９Ａは、第１のトレース候補点Ｑ１ｂがトレース点として決定されるケースを表し、図９Ｂは、第２のトレース候補点Ｑ２ｂがトレース点として決定されるケースを表している。

【0081】

尚、図１０Ａのドプラ波形は、図９Ａのドプラスペクトルとその前後のタイミングに得られたドプラスペクトルから形成されたドプラ波形である。又、図１０Ｂのドプラ波形は、図９Ｂのドプラスペクトルとその前後のタイミングに得られたドプラスペクトルから形成されたドプラ波形である。

【0082】

血流等の観察対象の最大速度は、通常、心臓の拡張及び収縮にあわせて時間的に変動する。しかしながら、ドプラスペクトルのサンプリング間隔は、例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒であり、血流等の動きの周期よりも極めて短い。そのため、一般に、現在時刻のドプラスペクトル中に表出する血流の最大速度は、一時刻前のドプラスペクトル中に表出する血流の最大速度と近い値として捉えられるはずである。

【0083】

変形例１に係るトレース点決定基準では、かかる観点から、図５のフローチャートのステップＳ２～Ｓ４の処理で特定された第１のトレース候補点Ｑ１ｂ及び第２のトレース候補点Ｑ２ｂそれぞれの位置（即ち、速度）と、一時刻前のトレース点の位置（即ち、速度）とを比較し、一時刻前のトレース点に近い方を、最終的なトレース点とする。尚、図９Ａ、図９Ｂのドプラスペクトル中では、地点Ｄ_ｔ－１が一時刻前のトレース点の位置を表している。

【0084】

これより、変形例１に係るトレース処理部１２は、第１のトレース候補点Ｑ１ｂ及び第２のトレース候補点Ｑ２ｂのうち、一時刻前のトレース点Ｄ_ｔ－１に近い位置に存在するトレース候補点を、最終的なトレース点として決定する。具体的には、第１のトレース候補点Ｑ１ｂが一時刻前のトレース点Ｄ_ｔ－１に近い位置に存在する場合には（図９Ａ、図１０Ａを参照）、トレース処理部１２は、第１のトレース候補点Ｑ１ｂを最終的なトレース点として決定し、第２のトレース候補点Ｑ２ｂが一時刻前のトレース点Ｄ_ｔ－１に近い位置に存在する場合には（図９Ｂ、図１０Ｂを参照）、トレース処理部１２は、第２のトレース候補点Ｑ２ｂを最終的なトレース点として決定する。

【0085】

このように、本変形例に係るトレース処理部１２によれば、観察対象の動き（例えば、血流）と同程度の信号強度をもつホワイトノイズがドプラスペクトル中に混入してしまう場合にも、ドプラスペクトル中から、観察対象の動き（例えば、血流）の最大速度を適確に決定することが可能となる。また、ドプラスペクトル中にクラッタ信号が混入した場合にも、一般にクラッタ信号は遅く、一時刻前の血流の最大速度とは離れた速度となるので、ドプラスペクトル中から血流の最大速度を適確に決定することが可能となる。

【0086】

（変形例２）
トレース処理部１２が採用するトレース点決定基準としては、ノイズ及び観察対象の動き（例えば、血流）の双方の一般的挙動に着目して設定された基準が用いられてもよい。

【0087】

図１１、図１２は、変形例２に係るトレース処理部にて、トレース候補点Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂから最終的なトレース点を決定する処理について説明する図である。尚、図１２のドプラ波形は、図１１のドプラスペクトルとその前後のタイミングに得られたドプラスペクトルから形成されたドプラ波形である。

【0088】

変形例２に係るトレース点決定基準（以下、「第３のトレース点決定基準」と称する）は、上記実施形態で記載したトレース点決定基準（図７Ａ及び図７Ｂを参照）（以下、「第１のトレース点決定基準」と称する）と、変形例１で記載したトレース点決定基準（図９Ａ及び図９Ｂを参照）（以下、「第２のトレース点決定基準」と称する）とを合成した決定基準となっている。

【0089】

ホワイトノイズに起因するノイズ成分であっても、突発的に、大きい信号強度で表出する場合がある。かかるノイズ成分が、閾値ＴＨ２よりも大きい信号強度を有していた場合、第１のトレース点決定基準では、かかるノイズ成分に起因してトレース点の誤選択を引き起こしてしまうおそれがある。即ち、この場合、トレース処理部１２は、突発的なノイズ成分に起因して表出した第２ピーク山Ｍ２を、観察対象の血流に依拠したピーク山と判断してしまう。

【0090】

一方、第２のトレース点決定基準では、一時刻前のトレース点に近い方を、現在時刻のトレース点として決定するため、上記のような突発的な大きなノイズ成分が生じた場合にも、かかるノイズ成分に起因してトレース点の誤選択を引き起こすことを抑制することができる。しかしながら、第２のトレース点決定基準では、トレース処理部１２が、最初に、ノイズ成分に起因してトレース点の誤選択を行ってしまった場合、これに起因して継続的に、トレース点の誤選択を引き起こしてしまう。

【0091】

第３のトレース点決定基準では、これらのトレース点の誤選択を防止するべく、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度に依拠した基準と、一時刻前のトレース点との位置関係に依拠した基準と、の２つの基準で、トレース点を判定する。

【0092】

具体的には、本変形例に係るトレース処理部１２は、まず、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が、閾値ＴＨ２未満か否かを判定する。そして、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が、閾値ＴＨ２未満の場合、本変形例に係るトレース処理部１２は、第１のトレース候補点Ｑ１ｂをトレース点として決定する。この決定基準は、第１のトレース点決定基準と同様の考え方である。

【0093】

一方、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度が、閾値ＴＨ２以上の場合、本変形例に係るトレース処理部１２は、第１のトレース候補点Ｑ１ｂと第２のトレース候補点Ｑ２ｂのうち、いずれが一時刻前のトレース点に近いかを判定し、第１のトレース候補点Ｑ１ｂと第２のトレース候補点Ｑ２ｂのうち、一時刻前のトレース点に近い方を、現在時刻のトレース点として決定する。この決定基準は、第２のトレース点決定基準と同様の考え方である。

【0094】

このように、本変形例に係るトレース処理部１２によれば、突発的な大きなノイズ成分が生じた場合にも、ドプラスペクトル中から、観察対象の動き（例えば、血流）の最大速度を適確に決定することが可能となる。

【0095】

（変形例３）
上記では、トレース処理部１２がトレース点を決定する際の基準として、第１のトレース点決定基準（図７Ａ及び図７Ｂを参照）、第２のトレース点決定基準（図９Ａ及び図９Ｂを参照）、及び第３のトレース点決定基準（図１１を参照）の３つの基準を示した。

【0096】

しかしながら、第１乃至第３のトレース点決定基準は、実際には、超音波診断装置Ａの診断条件によって、その適合性が異なる。これは、２つのトレース候補点Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂから、一時刻前のトレース点に近い方を、現在時刻のトレース点として選択するという基準（第２のトレース点決定基準、第３のトレース点決定基準）では、観察対象の動きが急変するケースに誤選択を引き起こしやすいためである。又、第２の信号強度最大点Ｑ２ａの信号強度の大きさに基づいて、２つのトレース候補点Ｑ１ｂ、Ｑ２ｂから、トレース点を選択するという基準（第１のトレース点決定基準、第３のトレース点決定基準）では、閾値ＴＨ２の設定が難しいケースに誤選択を引き起こしやすいためである。

【0097】

かかる観点から、本変形例に係るトレース処理部１２は、超音波診断装置Ａの診断条件に基づいて、トレース点決定基準の基準内容を設定する。具体的には、トレース処理部１２は、超音波診断装置Ａの診断条件に基づいて、第１のトレース点決定基準、第２のトレース点決定基準、及び第３のトレース点決定基準のうちから、使用する決定基準を選択して、当該選択した決定基準を用いて、トレース点を決定する。

【0098】

図１３は、変形例３に係るトレース処理部１２の動作の具体例を示すフロー図である。

【0099】

図１３のフロー図は、図５のフロー図に対して、ステップＳ１の前に、ステップＳ５の処理で使用する基準を設定するためのステップＳ０の処理が追加された内容となっている。このステップＳ０の処理は、超音波診断装置Ａの診断条件に基づいて、例えば、第１のトレース点決定基準、第２のトレース点決定基準、及び第３のトレース点決定基準のうちから、使用する決定基準を選択する処理である。

【0100】

トレース処理部１２が採用する具体的な選択基準としては、例えば、以下の項目が挙げられる。

【0101】

トレース処理部１２は、例えば、現時点の送受信部１におけるドプラスキャンモードが、ドプラモードだけを実行するＵｐｄａｔｅモードか、ドプラモードとＢモード及び／又はカラーモードを時分割で同時に実行するＳｉｍｕｌ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ）モードかに基づいて、使用対象のトレース点決定基準を選択してもよい。この場合、トレース処理部１２は、例えば、Ｓｉｍｕｌでは第１のトレース点決定基準を使用し、Ｕｐｄａｔｅモードでは、第２のトレース点決定基準又は第３のトレース点決定基準を使用する。これは、Ｓｉｍｕｌモードでは、サンプリング間隔が大きくなるため、互いに隣接するドプラスペクトル同士の波形が不連続になるおそれがあるためである。

【0102】

又、トレース処理部１２は、送受信部１におけるドプラスキャンモードが、ＰＷドプラか、ＣＷドプラか、又はＴＤＩ（組織ドプラ）に基づいて、使用対象のトレース点決定基準を選択してもよい。この場合、トレース処理部１２は、例えば、信号強度の低いノイズがドプラスペクトルに重畳しやすいＣＷドプラでは、閾値ＴＨ２でノイズを除去できる第１のトレース点決定基準又は第３のトレース点決定基準を使用する。又、ドプラスペクトルの連続性が保たれやすいＰＷドプラでは、トレース処理部１２は、第１のトレース点決定基準又は第３のトレース点決定基準を使用する。

【0103】

尚、送受信部１におけるドプラスキャンモードが、ＴＤＩ（組織ドプラ）の場合、ドプラスペクトル中には、組織の信号しか表出しないため、トレース処理部１２は、第１のトレース点決定基準、第２のトレース点決定基準、及び第３のトレース点決定基準のいずれでもなく、常に、第１のトレース候補点Ｑ１ｂをトレース点として採用してもよい。

【0104】

又、トレース処理部１２は、観察対象の種別に基づいて、使用対象のトレース点決定基準を選択してもよい。この場合、トレース処理部１２は、例えば、心臓では、血液の流れが複雑でドプラスペクトルのスペクトル波形の変化が大きく、弁などによる外乱も入りやすいことから、もっともロバストな第３のトレース点決定基準を使う。又、他の部位では、ＵｐｄａｔｅモードにもＳｉｍｕｌモードにも対応できる第１のトレース点決定基準を使う。

【0105】

又、トレース処理部１２は、診断時に使用する超音波プローブ２００の種類に基づいて、使用対象のトレース点決定基準を選択してもよい。トレース処理部１２は、例えば、診断時に使用する超音波プローブ２００としてセクタプローブが選択された場合には、第３のトレース点決定基準を使用し、診断時に使用する超音波プローブ２００として他の種類のプローブが選択された場合には、第１のトレース点決定基準を使用してもよい。これは、セクタプローブは、主に心臓の観察時に用いられるためである。

【0106】

このように、本変形例に係るトレース処理部１２によれば、超音波診断装置Ａの診断条件に応じてより適切なトレース点選択基準を設定することができるため、観察対象の動き（例えば、血流）の最大速度をより適確に決定することが可能となる。

【0107】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0108】

本開示に係る超音波診断装置によれば、ドプラモード実行時に、ドプラスペクトル中から観察対象の動きの最大速度を正確に抽出し、ドプラ波形に対して高精度なトレースラインを形成することが可能である。

【符号の説明】

【0109】

Ａ 超音波診断装置
１００ 超音波診断装置本体
１ 送受信部
２ 断層画像生成部
３ ドプラ信号処理部
４ 表示処理部
４ａ ドプラ波形生成部
４ｂ グラフィック処理部
５ モニタ
６ 操作入力部
１０ 制御装置
１１ 送受信制御部
１２ トレース処理部
２００ 超音波プローブ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】