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JP2024155565A - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents

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JP2024155565A
JP2024155565A JP2023070380A JP2023070380A JP2024155565A JP 2024155565 A JP2024155565 A JP 2024155565A JP 2023070380 A JP2023070380 A JP 2023070380A JP 2023070380 A JP2023070380 A JP 2023070380A JP 2024155565 A JP2024155565 A JP 2024155565A
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doppler
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ultrasound
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ひかる 川島
財光 西原
明弘 掛江
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Canon Medical Systems Corp
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Canon Medical Systems Corp
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Abstract

【課題】精度劣化を低減できること。【解決手段】実施形態に係る超音波診断装置は、判定部と、ドプラ処理部とを含む。判定部は、一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモードを含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する。ドプラ処理部は、前記複数の画像表示モードによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、FIR(Finite Impulse Response)フィルタを適用する。【選択図】 図1[Problem] To reduce deterioration in accuracy. [Solution] An ultrasound diagnostic device according to an embodiment includes a determination unit and a Doppler processing unit. The determination unit determines whether or not a scan is to be performed in a plurality of image display modes, including a Doppler mode in which ultrasonic waves are transmitted and received intermittently or continuously in one direction. When a scan is to be performed in the plurality of image display modes, the Doppler processing unit applies a finite impulse response (FIR) filter as a wall filter in the Doppler mode. [Selected Figure] Figure 1

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、超音波診断装置に関する。 The embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to an ultrasound diagnostic device.

超音波診断装置では、撮像対象からのエコーの強度を輝度で表現したBモード画像を収集することに加えて、血流や組織の動きなどを示すドプラ画像を収集するためのドプラモードがある。ドプラモードの一例として、一方向に間欠的に超音波を送受信するパルスドプラ(PWD:Pulsed Wave Doppler)モード、一方向に連続的に超音波を送受信する連続波ドプラ(CWD:Continuous Wave Doppler)モードがある。これらのドプラモードにおいて、ドプラの時系列データに信号強度の大きい直流成分付近の信号が含まれていると、信号のダイナミックレンジが不足する。よって、FFT(Fast Fourier Transform)による周波数解析の結果を得る前に、いわゆるウォールフィルタとしてハイパスフィルタ(HPF)を適用することが多い。ウォールフィルタとしては、IIR(Infinite Impulse Response)型のフィルタを適用することが多いが、過渡応答を予測しにくいというデメリットがある。 In addition to collecting B-mode images in which the intensity of echoes from the imaging target is expressed by brightness, ultrasound diagnostic devices also have a Doppler mode for collecting Doppler images that show blood flow and tissue movement. Examples of Doppler modes include a pulsed wave Doppler (PWD) mode that transmits and receives ultrasound intermittently in one direction, and a continuous wave Doppler (CWD) mode that transmits and receives ultrasound continuously in one direction. In these Doppler modes, if the Doppler time series data contains a signal near a DC component with a large signal strength, the dynamic range of the signal is insufficient. Therefore, a high pass filter (HPF) is often applied as a so-called wall filter before obtaining the results of frequency analysis by FFT (Fast Fourier Transform). An infinite impulse response (IIR) type filter is often applied as a wall filter, but it has the disadvantage of being difficult to predict the transient response.

例えばBモードとパルスドプラモードとを併用し、Bモード画像とドプラ画像とを同時表示する撮影法(いわゆるDuplex)では、Bモード用に超音波を送受信している期間は、ドプラモード用の超音波を送受信できないため、ドプラモードの受信不感区間が発生する。そのため、ウォールフィルタとしてIIR型のフィルタを用いた場合、過渡応答領域のデータはドプラ画像用のデータとして用いることができず、ドプラ波形の精度が劣化するという問題がある。 For example, in an imaging method (so-called Duplex) in which B-mode and pulse Doppler modes are used together to simultaneously display B-mode and Doppler images, ultrasonic waves for Doppler mode cannot be transmitted or received during the period in which ultrasonic waves for B-mode are transmitted or received, resulting in a dead zone for Doppler mode reception. Therefore, when an IIR type filter is used as the wall filter, data in the transient response region cannot be used as data for the Doppler image, resulting in a problem of degraded accuracy of the Doppler waveform.

特開2014-018392号公報JP 2014-018392 A

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の1つは、精度劣化を低減できることにある。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings aim to solve is the ability to reduce deterioration in accuracy. However, the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings aim to solve are not limited to the above problem. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described below can also be positioned as other problems.

本実施形態に係る超音波診断装置は、判定部と、ドプラ処理部とを含む。判定部は、一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモードを含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する。ドプラ処理部は、前記複数の画像表示モードによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、FIR(Finite Impulse Response)フィルタを適用する。 The ultrasound diagnostic device according to this embodiment includes a determination unit and a Doppler processing unit. The determination unit determines whether or not a scan is to be performed using multiple image display modes, including a Doppler mode in which ultrasound is transmitted and received intermittently or continuously in one direction. When a scan is to be performed using the multiple image display modes, the Doppler processing unit applies a finite impulse response (FIR) filter as a wall filter in the Doppler mode.

図1は、超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus. 図2は、超音波診断装置の動作例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus. 図3は、FIRフィルタとIIRフィルタとの比較例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a comparison example between an FIR filter and an IIR filter. 図4は、本実施形態に係る超音波診断装置で得られるドプラ波形の一例と、IIR型手法により得られるドプラ波形の一例とを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a Doppler waveform obtained by the ultrasound diagnostic apparatus according to this embodiment and an example of a Doppler waveform obtained by the IIR type technique.

以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る超音波診断装置について説明する。以下の実施形態では、同一の参照符号を付した部分は同様の動作をおこなうものとして、重複する説明を適宜省略する。 The ultrasound diagnostic device according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, parts with the same reference numerals perform similar operations, and duplicated descriptions will be omitted as appropriate.

図1は、本実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示す図である。図1の超音波診断装置1は、プローブ制御装置を含む装置本体100と、超音波プローブ101とを有している。装置本体100は、入力装置102および出力装置103と接続されている。また、装置本体100は、ネットワークNWを介して外部装置104と接続されている。外部装置104は、例えば、PACS(Picture Archiving and Communication Systems)を搭載したサーバおよびポスト処理を実行可能なワークステーションなどである。 Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an ultrasound diagnostic device according to this embodiment. The ultrasound diagnostic device 1 in Fig. 1 has an apparatus main body 100 including a probe control device, and an ultrasound probe 101. The apparatus main body 100 is connected to an input device 102 and an output device 103. The apparatus main body 100 is also connected to an external device 104 via a network NW. The external device 104 is, for example, a server equipped with a PACS (Picture Archiving and Communication Systems) and a workstation capable of performing post-processing.

超音波プローブ101は、例えば、装置本体100からの制御に従い、被検体である生体P内のスキャン領域について超音波スキャンを実行する。超音波プローブ101は、例えば、音響レンズ、一つ以上の整合層、複数の振動子(圧電素子)、およびバッキング材等を有する。音響レンズは、例えばシリコンゴムで形成され、超音波ビームを収束させる。一つ以上の整合層は、複数の振動子と生体との間のインピーダンスマッチングを行う。バッキング材は、複数の振動子から放射方向に対して後方への超音波の伝搬を防止する。超音波プローブ101は、例えば、リニアプローブ、コンベックスプローブを想定するが、360度スキャンが可能なラジアル式プローブであってもよい。超音波プローブ101は、装置本体100と着脱自在に接続される。超音波プローブ101には、オフセット処理、および超音波画像をフリーズさせる操作(フリーズ操作)等の際に押下されるボタンが配置されてもよい。 The ultrasonic probe 101 performs an ultrasonic scan of a scan area in a living body P, which is a subject, according to control from the device main body 100, for example. The ultrasonic probe 101 has, for example, an acoustic lens, one or more matching layers, multiple transducers (piezoelectric elements), and a backing material. The acoustic lens is formed of, for example, silicone rubber, and focuses an ultrasonic beam. The one or more matching layers perform impedance matching between the multiple transducers and the living body. The backing material prevents the propagation of ultrasonic waves backward in the radiation direction from the multiple transducers. The ultrasonic probe 101 is assumed to be, for example, a linear probe or a convex probe, but may also be a radial probe capable of 360-degree scanning. The ultrasonic probe 101 is detachably connected to the device main body 100. The ultrasonic probe 101 may be provided with a button that is pressed during offset processing and an operation to freeze an ultrasonic image (freeze operation).

複数の振動子は、装置本体100が有する後述の超音波送信回路110から供給される駆動信号に基づいて超音波を発生する。これにより、超音波プローブ101から生体Pへ超音波が送信される。超音波プローブ101から生体Pへ超音波が送信されると、送信された超音波は、生体Pの体組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として複数の圧電振動子にて受信される。受信されるエコー信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流または心臓壁等の表面で反射された場合のエコー信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。超音波プローブ101は、生体Pからのエコー信号を受信して電気信号に変換する。 The multiple transducers generate ultrasonic waves based on a drive signal supplied from an ultrasonic transmission circuit 110 (described later) of the device main body 100. This causes ultrasonic waves to be transmitted from the ultrasonic probe 101 to the living body P. When ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic probe 101 to the living body P, the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another at discontinuous surfaces of acoustic impedance in the body tissue of the living body P, and are received as echo signals by the multiple piezoelectric transducers. The amplitude of the received echo signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface where the ultrasonic waves are reflected. In addition, when the transmitted ultrasonic pulse is reflected by the surface of a moving blood flow or a heart wall, the echo signal undergoes a frequency shift due to the Doppler effect depending on the velocity component in the ultrasonic transmission direction of the moving body. The ultrasonic probe 101 receives the echo signal from the living body P and converts it into an electrical signal.

図1には、一つの超音波プローブ101と装置本体100との接続関係を例示している。しかしながら、装置本体100には、複数の超音波プローブを接続することが可能である。接続された複数の超音波プローブのうちいずれを超音波スキャンに使用するかは、例えば、後述するタッチパネル上のソフトウェアボタンによって任意に選択することができる。 Figure 1 illustrates an example of the connection relationship between one ultrasonic probe 101 and the device main body 100. However, multiple ultrasonic probes can be connected to the device main body 100. Which of the multiple connected ultrasonic probes is to be used for ultrasonic scanning can be arbitrarily selected, for example, by using a software button on a touch panel described below.

装置本体100は、超音波プローブ101により受信されたエコー信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体100は、超音波送信回路110と、超音波受信回路120と、内部記憶回路130と、画像メモリ140と、入力インタフェース150と、出力インタフェース160と、通信インタフェース170と、処理回路180とを有している。 The device body 100 is a device that generates an ultrasound image based on an echo signal received by an ultrasound probe 101. The device body 100 has an ultrasound transmission circuit 110, an ultrasound reception circuit 120, an internal storage circuit 130, an image memory 140, an input interface 150, an output interface 160, a communication interface 170, and a processing circuit 180.

超音波送信回路110は、超音波プローブ101に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路110は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路、およびパルサ回路等により実現される。トリガ発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返して発生する。遅延回路は、超音波プローブから発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な複数の圧電振動子毎の遅延時間を、トリガ発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ101に設けられる複数の超音波振動子へ駆動信号(駆動パルス)を印加する。遅延回路により各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、複数の圧電振動子の表面からの送信方向が任意に調整可能となる。 The ultrasonic transmission circuit 110 is a processor that supplies a drive signal to the ultrasonic probe 101. The ultrasonic transmission circuit 110 is realized by, for example, a trigger generation circuit, a delay circuit, and a pulser circuit. The trigger generation circuit repeatedly generates a rate pulse for forming a transmission ultrasonic wave at a predetermined rate frequency. The delay circuit provides each rate pulse generated by the trigger generation circuit with a delay time for each of the multiple piezoelectric transducers required to focus the ultrasonic waves generated from the ultrasonic probe into a beam and determine the transmission directivity. The pulser circuit applies a drive signal (drive pulse) to the multiple ultrasonic transducers provided in the ultrasonic probe 101 at a timing based on the rate pulse. By changing the delay time provided to each rate pulse by the delay circuit, the transmission direction from the surface of the multiple piezoelectric transducers can be adjusted arbitrarily.

また、超音波送信回路110は、駆動信号によって、超音波の出力強度を任意に変更することができる。超音波診断装置では、出力強度を大きくすることにより、生体P内での超音波の減衰の影響を小さくすることができる。超音波診断装置は、超音波の減衰の影響を小さくすることによって、受信時において、信号対雑音比(SNR)の大きいエコー信号を取得することができる。 The ultrasound transmission circuit 110 can also change the output strength of the ultrasound as desired using the drive signal. In the ultrasound diagnostic device, the effect of ultrasound attenuation within the living body P can be reduced by increasing the output strength. By reducing the effect of ultrasound attenuation, the ultrasound diagnostic device can obtain an echo signal with a high signal-to-noise ratio (SNR) during reception.

一般的に、超音波が生体P内を伝播すると、出力強度に相当する超音波の振動の強さ(これは、音響パワーとも称する)が減衰する。音響パワーの減衰は、吸収、散乱および反射などによって起こる。また、音響パワーの減少の度合いは、超音波の周波数および超音波の放射方向の距離に依存する。例えば、超音波の周波数を大きくすることにより、減衰の度合いは大きくなる。また、超音波の放射方向の距離が長くなるほど、減衰の度合いは大きくなる。 Generally, when ultrasound propagates through a living body P, the strength of the ultrasound vibrations (also called acoustic power), which corresponds to the output intensity, attenuates. The attenuation of acoustic power occurs due to absorption, scattering, reflection, and the like. The degree of reduction in acoustic power also depends on the frequency of the ultrasound and the distance in the direction of ultrasound radiation. For example, the degree of attenuation increases by increasing the frequency of the ultrasound. Also, the longer the distance in the direction of ultrasound radiation, the greater the degree of attenuation.

超音波受信回路120は、超音波プローブ101が受信したエコー信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路120は、超音波プローブ101によって取得された超音波のエコー信号に対する受信信号を生成する。具体的には、超音波受信回路120は、例えば、プリアンプ、A/D変換器、復調器、およびビームフォーマ(加算器)等により実現される。プリアンプは、超音波プローブ101が受信したエコー信号をチャネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。A/D変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をディジタル信号に変換する。復調器は、ディジタル信号を復調する。ビームフォーマは、例えば、復調されたディジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与えて、遅延時間が与えられた複数のディジタル信号を加算する。ビームフォーマの加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。なお、受信信号は、IQ信号と呼ばれてもよい。また、超音波受信回路120は、受信信号を、後述する内部記憶回路130に記憶させてもよいし、通信インタフェース170を介して外部装置104へ出力してもよい。 The ultrasonic receiving circuit 120 is a processor that performs various processes on the echo signal received by the ultrasonic probe 101 to generate a received signal. The ultrasonic receiving circuit 120 generates a received signal for the echo signal of the ultrasonic wave acquired by the ultrasonic probe 101. Specifically, the ultrasonic receiving circuit 120 is realized by, for example, a preamplifier, an A/D converter, a demodulator, and a beamformer (adder). The preamplifier amplifies the echo signal received by the ultrasonic probe 101 for each channel and performs gain correction processing. The A/D converter converts the gain-corrected echo signal into a digital signal. The demodulator demodulates the digital signal. The beamformer, for example, gives the demodulated digital signal a delay time required to determine the reception directivity, and adds multiple digital signals to which the delay time has been given. The addition process of the beamformer generates a received signal in which the reflection component from the direction corresponding to the reception directivity is emphasized. The received signal may be called an IQ signal. Additionally, the ultrasonic receiving circuit 120 may store the received signal in an internal memory circuit 130 (described later) or output the signal to an external device 104 via a communication interface 170.

内部記憶回路130は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、または半導体メモリ等、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。内部記憶回路130は、超音波送受信を実現するためのプログラムおよび各種データ等を記憶している。プログラムおよび各種データは、例えば、内部記憶回路130に予め記憶されていてもよい。また、プログラムおよび各種データは、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されて内部記憶回路130にインストールされてもよい。また、内部記憶回路130は、入力インタフェース150を介して入力される操作に従い、処理回路180で生成されるBモード画像データ、造影画像データ、および血流映像に関する画像データ等を記憶する。内部記憶回路130は、記憶している画像データを、通信インタフェース170を介して外部装置104等に転送することも可能である。なお、内部記憶回路130は、超音波受信回路120で生成した受信信号(IQ信号)を記憶してもよいし、通信インタフェース170を介して外部装置104等に転送してもよい。 The internal storage circuit 130 has a processor-readable storage medium, such as a magnetic storage medium, an optical storage medium, or a semiconductor memory. The internal storage circuit 130 stores a program and various data for realizing ultrasonic transmission and reception. The program and various data may be stored in the internal storage circuit 130 in advance. The program and various data may be stored in a non-transient storage medium and distributed, and may be read from the non-transient storage medium and installed in the internal storage circuit 130. The internal storage circuit 130 also stores B-mode image data, contrast image data, and image data related to blood flow images generated by the processing circuit 180 according to an operation input via the input interface 150. The internal storage circuit 130 can also transfer the stored image data to an external device 104 or the like via the communication interface 170. The internal storage circuit 130 may store the reception signal (IQ signal) generated by the ultrasonic reception circuit 120, or may transfer the reception signal to an external device 104 or the like via the communication interface 170.

なお、内部記憶回路130は、CDドライブ、DVDドライブ、およびフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。内部記憶回路130は、記憶しているデータを可搬性記憶媒体へ書き込み、可搬性記憶媒体を介してデータを外部装置104に記憶させることも可能である。 The internal memory circuit 130 may be a drive device that reads and writes various information between the internal memory circuit 130 and a portable storage medium such as a CD drive, a DVD drive, or a flash memory. The internal memory circuit 130 can also write the stored data to the portable storage medium and store the data in the external device 104 via the portable storage medium.

画像メモリ140は、例えば、磁気的記憶媒体、光学的記憶媒体、または半導体メモリ等、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体等を有する。画像メモリ140は、入力インタフェース150を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ140に記憶されている画像データは、例えば、連続表示(シネ表示)される。 The image memory 140 has a processor-readable storage medium, such as a magnetic storage medium, an optical storage medium, or a semiconductor memory. The image memory 140 stores image data corresponding to a plurality of frames immediately before a freeze operation input via the input interface 150. The image data stored in the image memory 140 is displayed continuously (cine display), for example.

上記の内部記憶回路130および画像メモリ140は、必ずしもそれぞれが独立した記憶装置により実現されなくてもよい。内部記憶回路130および画像メモリ140は、単一の記憶装置により実現されてもよい。また、内部記憶回路130および画像メモリ140は、それぞれ複数の記憶装置により実現されてもよい。 The above-mentioned internal memory circuit 130 and image memory 140 do not necessarily have to be realized by independent storage devices. The internal memory circuit 130 and image memory 140 may be realized by a single storage device. Furthermore, the internal memory circuit 130 and image memory 140 may each be realized by multiple storage devices.

入力インタフェース150は、入力装置102を介し、操作者からの各種指示を受け付ける。入力装置102は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル、およびタッチコマンドスクリーン(TCS:Touch Command Screen)である。入力インタフェース150は、例えばバスを介して処理回路180に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路180へ出力する。なお、入力インタフェース150は、マウスおよびキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置1とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路180へ出力する回路も入力インタフェースの例に含まれる。 The input interface 150 accepts various instructions from the operator via the input device 102. The input device 102 is, for example, a mouse, a keyboard, a panel switch, a slider switch, a trackball, a rotary encoder, an operation panel, and a touch command screen (TCS: Touch Command Screen). The input interface 150 is connected to the processing circuit 180 via, for example, a bus, converts the operation instructions input by the operator into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 180. Note that the input interface 150 is not limited to only those that connect to physical operation components such as a mouse and a keyboard. For example, a circuit that receives an electrical signal corresponding to an operation instruction input from an external input device provided separately from the ultrasound diagnostic device 1 and outputs the electrical signal to the processing circuit 180 is also included as an example of an input interface.

出力インタフェース160は、例えば処理回路180からの電気信号を出力装置103へ出力するためのインタフェースである。出力装置103は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、CRTディスプレイ等の任意のディスプレイである。出力装置103は、入力装置102を兼ねたタッチパネル式のディスプレイでもよい。出力装置103は、ディスプレイの他に、音声を出力するスピーカーを更に含んでもよい。出力インタフェース160は、例えばバスを介して処理回路180に接続され、処理回路180からの電気信号を出力装置103に出力する。 The output interface 160 is an interface for outputting, for example, an electrical signal from the processing circuit 180 to the output device 103. The output device 103 is any display such as a liquid crystal display, an organic EL display, an LED display, a plasma display, or a CRT display. The output device 103 may be a touch panel display that also serves as the input device 102. In addition to the display, the output device 103 may further include a speaker that outputs sound. The output interface 160 is connected to the processing circuit 180 via, for example, a bus, and outputs an electrical signal from the processing circuit 180 to the output device 103.

通信インタフェース170は、例えばネットワークNWを介して外部装置104と接続され、外部装置104との間でデータ通信を行う。 The communication interface 170 is connected to the external device 104, for example, via a network NW, and performs data communication with the external device 104.

処理回路180は、例えば、超音波診断装置1の中枢として機能するプロセッサである。処理回路180は、内部記憶回路130に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路180は、例えば、Bモード処理機能181と、ドプラ処理機能182と、画像生成機能183と、判定機能184と、表示制御機能186と、システム制御機能187とを有している。 The processing circuitry 180 is, for example, a processor that functions as the core of the ultrasound diagnostic device 1. The processing circuitry 180 executes a program stored in the internal storage circuitry 130 to realize a function corresponding to the program. The processing circuitry 180 has, for example, a B-mode processing function 181, a Doppler processing function 182, an image generation function 183, a judgment function 184, a display control function 186, and a system control function 187.

Bモード処理機能181は、超音波受信回路120から受け取った受信信号に基づき、Bモードデータを生成する機能である。Bモード処理機能181において処理回路180は、例えば、超音波受信回路120から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、および対数圧縮処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。生成されたBモードデータは、2次元的な超音波走査線(ラスタ)上のBモードRAWデータとして不図示のRAWデータメモリに記憶される。 The B-mode processing function 181 is a function that generates B-mode data based on the reception signal received from the ultrasound receiving circuit 120. In the B-mode processing function 181, the processing circuit 180 performs, for example, envelope detection processing and logarithmic compression processing on the reception signal received from the ultrasound receiving circuit 120 to generate data (B-mode data) in which the signal strength is expressed as luminance brightness. The generated B-mode data is stored in a RAW data memory (not shown) as B-mode RAW data on a two-dimensional ultrasound scanning line (raster).

ドプラ処理機能182は、超音波受信回路120から受け取った受信信号を周波数解析することで、スキャン領域に設定される関心領域(ROI:Region of Interest)内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ(ドプラ情報)を生成する機能である。生成されたドプラ情報は、2次元的な超音波走査線上のドプラRAWデータ(ドプラデータとも称する)として不図示のRAWデータメモリに記憶される。 The Doppler processing function 182 is a function that performs frequency analysis on the received signal received from the ultrasound receiving circuit 120 to generate data (Doppler information) that extracts motion information based on the Doppler effect of a moving object within a region of interest (ROI) set in the scan area. The generated Doppler information is stored in a RAW data memory (not shown) as Doppler RAW data (also called Doppler data) on a two-dimensional ultrasound scan line.

具体的には、処理回路180は、ドプラ処理機能182により、例えば移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値、平均パワー値などを複数のサンプル点それぞれで推定し、推定した運動情報を示すドプラデータを生成する。移動体は、例えば、血流や、心壁などの組織、造影剤である。また、処理回路180は、ドプラ処理機能182により、血流の運動情報(血流情報)として、血流の平均速度、血流速度の分散値、血流信号のパワー値などを、複数のサンプル点それぞれで推定し、推定した血流情報を示すドプラデータを生成する。 Specifically, the processing circuitry 180 uses the Doppler processing function 182 to estimate, for example, the average velocity, average variance, average power value, etc., as motion information of a moving body at each of a plurality of sample points, and generates Doppler data indicating the estimated motion information. The moving body is, for example, blood flow, tissue such as a heart wall, or a contrast agent. In addition, the processing circuitry 180 uses the Doppler processing function 182 to estimate, for each of a plurality of sample points, the average velocity of blood flow, the variance value of blood flow velocity, the power value of blood flow signals, etc., as motion information of blood flow (blood flow information), and generates Doppler data indicating the estimated blood flow information.

ドプラ処理機能182により処理回路180は、例えば、超音波受信回路120から受け取った受信信号に対して、直交検波処理により、ドプラ偏移を検出する基準となる周波数である参照周波数を乗算し、ローパスフィルタ(LPF)を適用することでドプラ偏移を抽出する。その後、ドプラ処理機能182により処理回路180は、観測したい部位の信号に対しゲートをかけて信号を取り出し、取り出した信号に対してウォールフィルタを適用する。ドプラ処理機能182により処理回路180は、ウォールフィルタ適用後の信号に対して、A/D変換処理、FFT処理を適用し、ドプラデータを生成すればよい。 The processing circuit 180, using the Doppler processing function 182, multiplies the received signal received from the ultrasound receiving circuit 120 by a reference frequency, which is a reference frequency for detecting Doppler shift, using quadrature detection processing, and applies a low-pass filter (LPF) to extract the Doppler shift. Then, using the Doppler processing function 182, the processing circuit 180 applies a gate to the signal of the area to be observed to extract the signal, and applies a wall filter to the extracted signal. Using the Doppler processing function 182, the processing circuit 180 applies A/D conversion processing and FFT processing to the signal after application of the wall filter to generate Doppler data.

さらに、処理回路180は、ドプラ処理機能182により、カラーフローマッピング(CFM:Color Flow Mapping)法とも呼ばれるカラードプラ法を実行することができる。CFM法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行われる。そして、CFM法では、例えば、同一位置のデータ列に対してMTI(Moving Target Indicator)フィルタを掛けることで、静止している組織、又は動きの遅い組織に由来する信号(クラッタ信号)を抑制して、血流に由来する信号を抽出する。そして、CFM法では、抽出した血流信号を用いて、血流の速度、血流の分散、血流のパワーなどの血流情報を推定する。後述する画像生成機能183では、推定した血流情報の分布を、例えば、2次元でカラー表示した超音波画像データ(カラードプラ画像データ)として生成する。なお、カラー表示とは、血流情報の分布を所定のカラーコードに対応させて表示させるものであり、グレースケールもカラー表示に含まれるものとする。 Furthermore, the processing circuit 180 can execute a color Doppler method, also called a color flow mapping (CFM) method, by using the Doppler processing function 182. In the CFM method, ultrasonic waves are transmitted and received multiple times on multiple scanning lines. In the CFM method, for example, a moving target indicator (MTI) filter is applied to a data string at the same position to suppress signals (clutter signals) originating from stationary tissue or slow-moving tissue and extract signals originating from blood flow. In the CFM method, blood flow information such as blood flow speed, blood flow dispersion, and blood flow power is estimated using the extracted blood flow signal. The image generation function 183 described later generates the distribution of the estimated blood flow information as, for example, ultrasound image data (color Doppler image data) displayed in color in two dimensions. Note that color display is a display in which the distribution of blood flow information is displayed in correspondence with a predetermined color code, and grayscale is also included in color display.

血流映像モードには、所望する臨床情報によって様々な種類がある。一般的には、血流の方向や血流の平均速度が可視化可能な速度表示用血流映像モードや、血流信号のパワーを可視化可能なパワー表示用血流映像モードがある。 There are various types of blood flow imaging modes depending on the desired clinical information. Generally, there is a blood flow imaging mode for velocity display, which can visualize the direction of blood flow and the average velocity of blood flow, and a blood flow imaging mode for power display, which can visualize the power of the blood flow signal.

速度表示用血流映像モードは、血流の方向や血流の平均速度によってドプラシフト周波数に対応した色を表示するモードである。例えば、速度表示用血流映像モードは、流れの方向として、向かってくる流れを赤系色、遠ざかる流れを青系色で表し、それぞれの速度の違いを色相の違いで表す。速度表示用血流映像モードは、カラードプラモードや、カラードプライメージング(Color Doppler Imaging:CDI)モードと呼ばれることもある。 The velocity display blood flow imaging mode is a mode that displays colors corresponding to the Doppler shift frequency according to the direction of blood flow and the average velocity of the blood flow. For example, the velocity display blood flow imaging mode shows the direction of flow as reddish colors for oncoming flows and blue colors for receding flows, and shows the difference in their velocities with different hues. The velocity display blood flow imaging mode is sometimes called the color Doppler mode or color Doppler imaging (CDI) mode.

パワー表示用血流映像モードは、例えば、血流信号のパワーを赤系色の色相、色の明るさ(明度)または彩度の変化で表すモードである。パワー表示用血流映像モードは、パワードプラ(Power Doppler:PD)モードと呼ばれることもある。パワー表示用血流映像モードは、速度表示用血流映像モードと比べて高感度に血流を描出できることから、高感度血流映像モードと呼ばれてもよい。 The blood flow imaging mode for power display is, for example, a mode in which the power of the blood flow signal is represented by changes in red hue, color brightness (luminosity), or saturation. The blood flow imaging mode for power display is sometimes called a Power Doppler (PD) mode. The blood flow imaging mode for power display may be called a high-sensitivity blood flow imaging mode because it can depict blood flow with higher sensitivity than the blood flow imaging mode for velocity display.

画像生成機能183は、Bモード処理機能181により生成されたデータに基づいて、Bモード画像データを生成する機能である。例えば、画像生成機能183において処理回路180は、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、表示用の画像データ(表示用画像データ)を生成する。具体的には、処理回路180は、RAWデータメモリに記憶されたBモードRAWデータに対してRAW-ピクセル変換、例えば、超音波プローブ101による超音波の走査形態に応じた座標変換を実行することで、ピクセルから構成される2次元Bモード画像データ(超音波画像データとも称する)を生成する。言い換えると、処理回路180は、画像生成機能183により、超音波の送受信によって、連続する複数のフレームにそれぞれ対応する複数の超音波画像(医用画像)を生成する。 The image generation function 183 is a function that generates B-mode image data based on data generated by the B-mode processing function 181. For example, in the image generation function 183, the processing circuitry 180 converts (scan converts) the scan line signal sequence of the ultrasound scan into a scan line signal sequence of a video format such as a television, and generates image data for display (display image data). Specifically, the processing circuitry 180 performs RAW-pixel conversion on the B-mode RAW data stored in the RAW data memory, for example, by performing coordinate conversion according to the ultrasound scanning form of the ultrasound probe 101, thereby generating two-dimensional B-mode image data (also called ultrasound image data) composed of pixels. In other words, the processing circuitry 180 generates a plurality of ultrasound images (medical images) corresponding to a plurality of consecutive frames by transmitting and receiving ultrasound through the image generation function 183.

また、画像生成機能183は、ドプラ処理機能182により生成されたデータに基づいて、ドプラ波形データ、ドプラ画像データを生成する機能も有する。例えば、画像生成機能183は、RAWデータメモリに記憶されたドプラRAWデータに対してRAW-ピクセル変換を実行することで、血流情報が映像化されたドプラ画像データを生成する。ドプラ画像データは、平均速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又はこれらを組み合わせた画像データである。処理回路180は、ドプラ画像データとして、血流情報がカラーで表示されるカラードプラ画像データ、および一つの血流情報がグレースケールで波形状に表示されるドプラ画像データを生成する。カラードプラ画像データは、前述の血流映像モードの実行時に生成される。 The image generation function 183 also has a function of generating Doppler waveform data and Doppler image data based on the data generated by the Doppler processing function 182. For example, the image generation function 183 generates Doppler image data in which blood flow information is visualized by performing RAW-pixel conversion on the Doppler RAW data stored in the RAW data memory. The Doppler image data is average velocity image data, variance image data, power image data, or image data that combines these. The processing circuit 180 generates, as the Doppler image data, color Doppler image data in which blood flow information is displayed in color, and Doppler image data in which one piece of blood flow information is displayed in a grayscale wave shape. The color Doppler image data is generated when the blood flow imaging mode described above is executed.

判定機能184は、一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモード、すなわちPWD法に基づくドプラモード(以下、PWDモードという)またはCWD法に基づくドプラモード(以下、CWDモードという)を含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する。
設定機能185は、ドプラモードにおいて描出されるドプラ波形の形状に応じて、ウォールフィルタのパラメータを設定する。具体的には、設定機能185は、ドプラ波形に生じるノイズが閾値以下となるように、ウォールフィルタのパラメータとして、フィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数を設定する。なお、設定機能185の処理は、ドプラ処理機能182の一部として実行されてもよい。
The determination function 184 determines whether or not a scan is to be performed using multiple image display modes, including a Doppler mode in which ultrasound is transmitted and received intermittently or continuously in one direction, i.e., a Doppler mode based on the PWD method (hereinafter referred to as the PWD mode) or a Doppler mode based on the CWD method (hereinafter referred to as the CWD mode).
The setting function 185 sets parameters of the wall filter according to the shape of the Doppler waveform depicted in the Doppler mode. Specifically, the setting function 185 sets the number of filter taps, the filter coefficient, and the cutoff frequency as parameters of the wall filter so that the noise generated in the Doppler waveform is equal to or lower than a threshold. The processing of the setting function 185 may be executed as a part of the Doppler processing function 182.

表示制御機能186は、画像生成機能183により生成された各種超音波画像データに基づく画像を出力装置103としてのディスプレイに表示させる機能である。具体的には、例えば、表示制御機能186により処理回路180は、画像生成機能183により生成されたBモード画像データ、ドプラ波形データ、ドプラ画像データ、又はこれらの全てを含む画像データに基づく画像のディスプレイにおける表示を制御する。 The display control function 186 is a function that causes an image based on various ultrasound image data generated by the image generation function 183 to be displayed on a display serving as the output device 103. Specifically, for example, the processing circuitry 180 uses the display control function 186 to control the display on the display of an image based on B-mode image data, Doppler waveform data, Doppler image data, or image data including all of these generated by the image generation function 183.

より具体的には、表示制御機能186により処理回路180は、例えば、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、表示用画像データを生成する。また、処理回路180は、表示用画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度(ブライトネス)、コントラスト、及びγカーブ補正、並びにRGB変換等の各種処理を実行してもよい。また、処理回路180は、表示用画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等の付帯情報を付加してもよい。また、処理回路180は、操作者が入力装置により各種指示を入力するためのユーザインタフェース(GUI:Graphical User Interface)を生成し、GUIをディスプレイに表示させてもよい。
システム制御機能187は、超音波診断装置1全体の動作を統括して制御する機能である。
More specifically, the processing circuitry 180 converts (scan converts) a scan line signal sequence of an ultrasonic scan into a scan line signal sequence of a video format represented by a television or the like, using the display control function 186, and generates display image data. The processing circuitry 180 may also execute various processes, such as dynamic range, brightness, contrast, and gamma curve correction, as well as RGB conversion, on the display image data. The processing circuitry 180 may also add supplementary information, such as character information of various parameters, scales, and body marks, to the display image data. The processing circuitry 180 may also generate a user interface (GUI: Graphical User Interface) for an operator to input various instructions via an input device, and display the GUI on a display.
The system control function 187 is a function that controls the overall operation of the ultrasound diagnostic apparatus 1 .

次に、本実施形態に係る超音波診断装置の動作例について図2のフローチャートを参照して説明する。 Next, an example of the operation of the ultrasound diagnostic device according to this embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG.

ステップSA1では、判定機能184により処理回路180が、複数の画像表示モードが設定されているか否かを判定する。言い換えれば、Mモード、Bモード、PWDモードまたはCWDモード、カラードプラモード、といった異なる種類の画像表示モードが、リアルタイムに並列表示可能な撮影法、いわゆるDuplexまたはTriplexによる撮影であるか否かを判定する。判定機能184により処理回路180は、撮像モードとして複数の画像表示モードが設定される場合、ステップSA2に進む。一方、複数の画像表示モードではなく、Bモードのみ、PWDモードのみといった単一の画像表示モードでの撮像モードが設定される場合、ステップSA4に進む。 In step SA1, the processing circuit 180 determines whether multiple image display modes are set by the determination function 184. In other words, it determines whether different types of image display modes, such as M mode, B mode, PWD mode or CWD mode, and color Doppler mode, are imaging methods that allow parallel display in real time, so-called Duplex or Triplex imaging. If multiple image display modes are set as the imaging mode by the determination function 184, the processing circuit 180 proceeds to step SA2. On the other hand, if an imaging mode with a single image display mode, such as only B mode or only PWD mode, is set rather than multiple image display modes, the processing circuit 180 proceeds to step SA4.

ステップSA2では、判定機能184により処理回路180が、複数の画像表示モードにPWDモードまたはCWDモードが含まれるか否かを判定する。PWDモードまたはCWDモードが含まれる場合、ステップSA3に進む。一方、PWDモードまたはCWDモードが含まれない場合、つまりBモードとカラードプラモードとのDuplexが設定されている場合などは、PWDモードまたはCWDモードに応じたウォールフィルタの設定が不要であるため、処理を終了する。 In step SA2, the processing circuitry 180 uses the determination function 184 to determine whether the multiple image display modes include PWD mode or CWD mode. If PWD mode or CWD mode is included, the process proceeds to step SA3. On the other hand, if PWD mode or CWD mode is not included, that is, if Duplex between B mode and color Doppler mode is set, there is no need to set a wall filter according to PWD mode or CWD mode, and the process ends.

ステップSA3では、設定機能185により処理回路180が、ドプラ処理機能182で利用するウォールフィルタとして、FIR(Finite Impulse Response)フィルタを設定する。これは、PWDモードまたはCWDモードを含む複数の画像表示モードであるため、過渡応答領域の影響が少ないフィルタを採用するためである。 In step SA3, the processing circuitry 180 uses the setting function 185 to set an FIR (Finite Impulse Response) filter as the wall filter to be used in the Doppler processing function 182. This is because, since there are multiple image display modes including the PWD mode and the CWD mode, a filter that is less affected by the transient response region is used.

ステップSA4では、判定機能184により処理回路180が、画像表示モードがPWDモードまたはCWDモードであるか否かを判定する。画像表示モードがPWDモードまたはCWDモードである場合、ステップSA5に進み、画像表示モードがPWDモードまたはCWDモードではない場合、PWDモードまたはCWDモードに応じたウォールフィルタの設定が不要であるため、処理を終了する。 In step SA4, the processing circuit 180 determines whether the image display mode is the PWD mode or the CWD mode using the determination function 184. If the image display mode is the PWD mode or the CWD mode, the process proceeds to step SA5. If the image display mode is not the PWD mode or the CWD mode, the process ends because there is no need to set a wall filter according to the PWD mode or the CWD mode.

ステップSA5では、設定機能185により処理回路180が、ドプラ処理機能182で利用するウォールフィルタとして、IIR(Infinite Impulse Response)フィルタを設定する。これは、複数の画像表示モードではなく過渡応答の影響が少ないため、フィルタの肩特性の良いフィルタを採用すればよいからである。 In step SA5, the processing circuitry 180 uses the setting function 185 to set an infinite impulse response (IIR) filter as the wall filter to be used in the Doppler processing function 182. This is because, unlike multiple image display modes, there is little effect of transient response, and therefore a filter with good shoulder characteristics can be used.

次に、FIRフィルタとIIRフィルタとの比較例について図3を参照して説明する。
図3(a)は、Bモード(B)と、PWDモードと、カラードプラモード(CDI)との3つの画像表示モードがリアルタイムに並列表示される、Triplexにおける画像表示モードのスキャン期間を図示する。PWDモードのスキャン期間は、ウォールフィルタ適用区間ともいえる。なお、ここではPWDモードを例に説明するが、CWDモードであってもPWDモードの場合と同様に処理できる。
Next, a comparison example between the FIR filter and the IIR filter will be described with reference to FIG.
3A illustrates a scan period of an image display mode in a triplex in which three image display modes, namely, B mode (B), PWD mode, and color Doppler mode (CDI), are displayed in parallel in real time. The scan period of the PWD mode can also be called a wall filter application period. Note that, although the PWD mode is used as an example here, the CWD mode can be processed in the same manner as the PWD mode.

図3(b)は、本実施形態に係る超音波診断装置1で利用される、PWDモードのスキャン期間において、FIRフィルタを用いる場合のPWD実データ区間34と、推定区間33とを示す。一方、図3(c)は、PWDモードのスキャン期間において、IIRフィルタを用いる場合のPWD実データ区間34と、推定区間36とを示す。 Figure 3(b) shows the PWD actual data interval 34 and the estimated interval 33 when an FIR filter is used during the scanning period in PWD mode used in the ultrasound diagnostic device 1 according to this embodiment. On the other hand, Figure 3(c) shows the PWD actual data interval 34 and the estimated interval 36 when an IIR filter is used during the scanning period in PWD mode.

図3(a)に示すように、隣り合うPWDモードのスキャン期間の間に、Bモードまたはカラードプラモードのスキャン期間31が存在するため、当該Bモードまたはカラードプラモードのスキャン期間31においては、PWDモード用のスキャンを実行できない。よって、Bモードまたはカラードプラモードのスキャン期間31は、PWDモードにとっては、受信不感区間となる。そのため、当該受信不感区間においてはPWDモードのスキャンデータを推定して補間する必要がある。 As shown in FIG. 3(a), a B-mode or color Doppler mode scan period 31 exists between adjacent PWD mode scan periods, so PWD mode scans cannot be performed during the B-mode or color Doppler mode scan period 31. Therefore, the B-mode or color Doppler mode scan period 31 is a reception dead zone for the PWD mode. Therefore, it is necessary to estimate and interpolate the PWD mode scan data during the reception dead zone.

このとき、ウォールフィルタのメリットとして、受信不感区間における推定データと実際にPWDモードで取得した実データとの間の不連続を低減する役割を果たす。一方、ウォールフィルタを適用する場合、ウォールフィルタのフィルタ特性により、最初の数データサンプルは過渡応答領域(過渡応答中のタイミング)での取得となるため、ドプラ波形の精度劣化を考慮すれば、過渡応答領域でのデータは利用しないことが望ましい。つまり、他の画像表示モードからPWDモードに切り替わった最初の数サンプルは、ドプラ波形の生成に利用しない。 In this case, the advantage of the wall filter is that it plays a role in reducing discontinuity between estimated data in the reception dead zone and the actual data actually acquired in PWD mode. On the other hand, when applying the wall filter, due to the filter characteristics of the wall filter, the first few data samples are acquired in the transient response region (timing during the transient response), so considering the deterioration of the accuracy of the Doppler waveform, it is desirable not to use data in the transient response region. In other words, the first few samples when switching from another image display mode to PWD mode are not used to generate the Doppler waveform.

ここで、受信不感区間がある場合において適用される、本実施形態に係る図3(b)のウォールフィルタ、すなわちFIRフィルタの過渡応答期間32は、IIR型に係る図3(c)の過渡応答期間35と比較して短い。
よって、本実施形態に係る図3(b)の場合のほうが、IIR型に係る図3(c)の場合よりも、ドプラ波形の生成に利用可能なPWD実データ区間34が長くなる。よって、PWD実データ区間34において破棄されるデータ数を低減しつつ波形推定を実行できるかつ、PWD実データ区間が長くなるため、ドプラ波形の精度を向上させることができる。
Here, the transient response period 32 of the wall filter in FIG. 3(b) of this embodiment, i.e., the FIR filter, which is applied when there is a reception dead section, is shorter than the transient response period 35 in FIG. 3(c) of the IIR type.
3B according to this embodiment, the actual PWD data section 34 available for generating a Doppler waveform is longer than that of the IIR type shown in FIG. 3C. This makes it possible to perform waveform estimation while reducing the amount of data discarded in the actual PWD data section 34, and also improves the accuracy of the Doppler waveform because the actual PWD data section is longer.

次に、本実施形態に係る超音波診断装置1で得られるドプラ波形の一例と、IIR型手法により得られるドプラ波形の一例について図4を参照して説明する。
図4(a)は、PWDモードまたはCWDモードにおいて受信不感区間がある場合の本実施形態に係る超音波診断装置1で得られたドプラ波形の一例である。図4(b)は、PWDモードまたはCWDモードにおいて受信不感区間がある場合のIIR型手法により得られたドプラ波形の一例である。
Next, an example of a Doppler waveform obtained by the ultrasonic diagnostic device 1 according to this embodiment and an example of a Doppler waveform obtained by the IIR type technique will be described with reference to FIG.
4A is an example of a Doppler waveform obtained by the ultrasound diagnostic device 1 according to the present embodiment when there is a reception dead section in the PWD mode or the CWD mode. FIG. 4B is an example of a Doppler waveform obtained by the IIR type method when there is a reception dead section in the PWD mode or the CWD mode.

図4(a)に示すドプラ波形は、図4(b)に示すドプラ波形よりも、利用しているデータサンプル数が多い。そのため、図4(a)に示す領域41のほうが、図4(b)に示す領域42よりもインパルス状のノイズを低減できていることがわかる。
なお、受信不感区間がある場合におけるFIRフィルタのパラメータの設定値は、デフォルト値でもよいし、ユーザ指示により可変としてもよい。FIRフィルタのパラメータの設定値は、例えば、フィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数で決定されるため、ユーザがディスプレイに表示されるドプラ波形を視認しながら、所望のドプラ波形となるように、フィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数の少なくとも1つを変更してもよい。
The Doppler waveform shown in Fig. 4(a) uses a larger number of data samples than the Doppler waveform shown in Fig. 4(b), and therefore it can be seen that the impulse-like noise is reduced more in the region 41 shown in Fig. 4(a) than in the region 42 shown in Fig. 4(b).
In addition, the set values of the parameters of the FIR filter when there is a reception dead section may be default values or may be variable according to a user instruction. Since the set values of the parameters of the FIR filter are determined by, for example, the number of taps of the filter, the filter coefficient, and the cutoff frequency, the user may change at least one of the number of taps of the filter, the filter coefficient, and the cutoff frequency while visually checking the Doppler waveform displayed on the display so as to obtain a desired Doppler waveform.

または、学習済みモデルを用いてFIRフィルタのパラメータが設定されてもよい。例えば、撮影対象情報を入力データとし、ユーザ所望のドプラ波形の形状を得たときに当該ユーザが決定したFIRフィルタのタップ数、フィルタ係数およびカットオフ周波数に関するパラメータを正解データとを組とする学習データを用意する。撮影対象情報は、例えば患者の性別、年齢、既往歴などの患者情報、撮影対象部位といった情報を含む。当該学習データを用いてネットワークモデルを教師あり学習により訓練することにより、学習済みモデルを生成すればよい。ネットワークモデルは、ニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)といった機械学習において一般的に用いられるモデルを用いればよいため、モデルの詳細については省略する。また、教師あり学習の手法についても、一般的な機械学習の手法を用いればよいため、ここでの説明は省略する。 Alternatively, the parameters of the FIR filter may be set using a trained model. For example, the imaging target information is used as input data, and training data is prepared in which the parameters related to the number of taps, filter coefficients, and cutoff frequency of the FIR filter determined by the user when the user-desired Doppler waveform shape is obtained are paired with the correct answer data. The imaging target information includes, for example, patient information such as the patient's gender, age, and medical history, and information such as the imaging target part. The trained model may be generated by training the network model by supervised learning using the training data. The network model may be a model commonly used in machine learning, such as a neural network or a convolutional neural network (CNN), and details of the model will be omitted. In addition, a general machine learning method may be used for the supervised learning method, and therefore a description thereof will be omitted here.

学習済みモデルの推論時は、撮影対象情報を学習済みモデルに入力することで、学習済みモデルからFIRフィルタのパラメータの設定値が出力される。これにより、ユーザは撮影対象情報から最適なドプラ波形の形状を得るための、FIRフィルタのパラメータを、ユーザの技量を問わずに容易に取得できる。 When inferring using the trained model, the imaging subject information is input into the trained model, which outputs the setting values for the FIR filter parameters. This allows users, regardless of their skill level, to easily obtain the FIR filter parameters to obtain the optimal Doppler waveform shape from the imaging subject information.

以上に示した本実施形態によれば、PWDモードまたはCWDモードを含むDuplex、Triplexなどの複数の画像表示モードにおいて、PWDモードまたはCWDモードで用いるウォールフィルタとしてFIRフィルタを適用する。これにより、IIRフィルタを用いる場合と比較して、過渡応答期間を短く見積もれるため、ドプラ波形の生成の際にデータサンプル数を多く利用できる。よって、ドプラ波形の精度劣化を低減でき、視認性の高い良好なドプラ波形を生成できる。 According to the present embodiment described above, in multiple image display modes such as Duplex and Triple including PWD mode or CWD mode, an FIR filter is applied as a wall filter used in PWD mode or CWD mode. This allows the transient response period to be estimated shorter than when an IIR filter is used, and therefore allows a larger number of data samples to be used when generating a Doppler waveform. This reduces deterioration in accuracy of the Doppler waveform, and allows the generation of a good Doppler waveform with high visibility.

なお、上述の実施形態に係るウォールフィルタの設定処理は、装置本体100の処理回路180で実行する例を示すが、これに限らない。例えば、処理回路180が搭載された超音波プローブ101と、外付けのディスプレイとで構成される超音波診断装置であっても同様に適用できる。すなわち、超音波プローブ101内の処理回路180において、受信不感区間がある場合であるか否かを判定し、上述したウォールフィルタの設定処理が実行されることで、外付けのディスプレイに表示されるドプラ波形の精度劣化を低減できる。 The wall filter setting process according to the above embodiment is performed by the processing circuit 180 of the device main body 100, but is not limited to this. For example, it can be similarly applied to an ultrasound diagnostic device that is composed of an ultrasound probe 101 equipped with a processing circuit 180 and an external display. That is, the processing circuit 180 in the ultrasound probe 101 determines whether there is a reception dead zone, and performs the above-mentioned wall filter setting process, thereby reducing deterioration in accuracy of the Doppler waveform displayed on the external display.

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))などの回路を意味する。プロセッサが例えばCPUである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the above description means a circuit such as a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or a programmable logic device (e.g., a Simple Programmable Logic Device (SPLD), a Complex Programmable Logic Device (CPLD), and a Field Programmable Gate Array (FPGA)). When the processor is a CPU, for example, the processor realizes a function by reading and executing a program stored in a memory circuit. On the other hand, when the processor is an ASIC, for example, instead of storing the program in a memory circuit, the function is directly incorporated as a logic circuit in the circuit of the processor. Note that each processor in this embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, but may be configured as a single processor by combining multiple independent circuits to realize its function. Furthermore, multiple components in the figure may be integrated into a single processor to realize its function.

加えて、実施形態に係る各機能は、上述の処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに上述の手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク(ハードディスクなど)、光ディスク(CD-ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。 In addition, each function according to the embodiment can be realized by installing a program that executes the above-mentioned processes in a computer such as a workstation and expanding the program in memory. In this case, the program that can cause the computer to execute the above-mentioned methods can also be stored and distributed on a storage medium such as a magnetic disk (such as a hard disk), an optical disk (such as a CD-ROM or DVD), or a semiconductor memory.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations of embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.

1 超音波診断装置
31 スキャン期間
32,35 過渡応答期間
33,36 推定区間
34 PWD実データ区間
40 超音波画像
4142 領域
100 装置本体
101 超音波プローブ
102 入力装置
103 出力装置
104 外部装置
110 超音波送信回路
120 超音波受信回路
130 内部記憶回路
140 画像メモリ
150 入力インタフェース
160 出力インタフェース
170 通信インタフェース
180 処理回路
181 Bモード処理機能
182 ドプラ処理機能
183 画像生成機能
184 判定機能
185 設定機能
186 表示制御機能
187 システム制御機能
NW ネットワーク

REFERENCE SIGNS LIST 1 Ultrasound diagnostic device 31 Scan period 32, 35 Transient response period 33, 36 Estimation period 34 PWD actual data period 40 Ultrasound image 4142 Area 100 Device body 101 Ultrasound probe 102 Input device 103 Output device 104 External device 110 Ultrasound transmission circuit 120 Ultrasound reception circuit 130 Internal storage circuit 140 Image memory 150 Input interface 160 Output interface 170 Communication interface 180 Processing circuit 181 B-mode processing function 182 Doppler processing function 183 Image generation function 184 Determination function 185 Setting function 186 Display control function 187 System control function NW Network

Claims (5)

一方向に対して間欠的にまたは連続的に超音波を送受信するドプラモードを含む、複数の画像表示モードによるスキャンが実行されるか否かを判定する判定部と、
前記複数の画像表示モードによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、FIR(Finite Impulse Response)フィルタを適用するドプラ処理部と、
を具備する、超音波診断装置。
a determination unit that determines whether or not a scan is to be performed using a plurality of image display modes, including a Doppler mode in which ultrasonic waves are intermittently or continuously transmitted and received in one direction;
a Doppler processing unit that applies a finite impulse response (FIR) filter as a wall filter in the Doppler mode when scanning in the plurality of image display modes is performed;
An ultrasound diagnostic device comprising:
前記ドプラモードにおいて描出されるドプラ波形の形状に応じて、前記FIRフィルタのパラメータを設定する設定部をさらに具備する、請求項1に記載の超音波診断装置。 The ultrasound diagnostic device according to claim 1, further comprising a setting unit that sets parameters of the FIR filter according to the shape of the Doppler waveform depicted in the Doppler mode. 前記設定部は、前記ドプラ波形に生じるノイズが閾値以下となるように、前記FIRフィルタのタップ数およびカットオフ周波数を設定する、請求項2に記載の超音波診断装置。 The ultrasound diagnostic device according to claim 2, wherein the setting unit sets the number of taps and the cutoff frequency of the FIR filter so that noise occurring in the Doppler waveform is equal to or less than a threshold value. 前記ドプラモードは、パルスドプラモードまたは連続波ドプラモードである、請求項1に記載の超音波診断装置。 The ultrasound diagnostic device of claim 1, wherein the Doppler mode is a pulsed Doppler mode or a continuous wave Doppler mode. 前記ドプラ処理部は、前記ドプラモードのみによるスキャンが実行される場合、前記ドプラモードにおけるウォールフィルタとして、IIR(Infinite Impulse Response)フィルタを適用する、請求項1に記載の超音波診断装置。

The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 , wherein the Doppler processing unit applies an infinite impulse response (IIR) filter as a wall filter in the Doppler mode when a scan is performed in only the Doppler mode.

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