專利名稱：超聲波多普勒診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波多普勒診斷裝置，特別涉及作為超聲波而使用了連續(xù)波(CWcontinuous wave)來實施連續(xù)波多普勒(CWDcontinuous wave Doppler)的裝置，即能夠最大限度地靈活運用連續(xù)波多普勒的所謂沒有折疊的優(yōu)點，并且通過使距離方向具有分辨率而能夠觀測流過距離方向的特定區(qū)域的血流的動態(tài)信息的超聲波多普勒診斷裝置。
背景技術(shù)：
為了觀測被檢體內(nèi)的血流，超聲波多普勒診斷裝置現(xiàn)在成為了必須的設(shè)備。當(dāng)然沒有X射線診斷裝置那樣的X射線輻射，但只能通過將探頭對準被檢體的體表來進行診斷，因此其方便性適合于醫(yī)療現(xiàn)場的需求。
在該超聲波多普勒診斷裝置中實施的超聲波多普勒法中，基本上有脈沖多普勒(PWDpulsed wave Doppler)法和連續(xù)波多普勒(CWD)法。其中，脈沖多普勒法能夠使用脈沖波作為發(fā)送超聲波，只檢測出某特定深度的血流信息，主要用于心腔內(nèi)和大血管。但是，脈沖多普勒法由于其脈沖循環(huán)頻率(PRFpulse repetition frequency)的限制，所以會產(chǎn)生所謂的折疊現(xiàn)象，對可測量的血流速度的范圍有限制。
另一方面，連續(xù)波多普勒法使用連續(xù)波作為發(fā)送的超聲波，由于對重疊了超聲波波束的全部方向的多普勒信號的反射超聲波信號進行處理，所以有沒有距離分辨率的問題。另外，由于收集了波束上的全部反射信號，所以在多普勒成分以外還包含大能量的雜波(clutter)成分，因此為了通過連續(xù)波多普勒法得到充分的多普勒靈敏度，就需要動態(tài)范圍(dynamic range)廣且急劇的截止濾波器(wall filter)。因此，連續(xù)波多普勒法主要用于檢測心臟的泵逆流噴射的速度。
但是，連續(xù)波多普勒法與脈沖多普勒法不同，有顯著的優(yōu)點。由于通過連續(xù)波而收集血流信息，所以能夠相當(dāng)?shù)靥岣叨嗥绽辗秶?嚴謹?shù)卣f，是頻率分析器的采樣頻率有上限)，即使噴射流那樣的高速血流，也能夠得到?jīng)]有折疊的頻譜多普勒像。
但是，在最近的超聲波多普勒法中，對“希望沒有折疊地對被檢體內(nèi)的更深部位并且高速的血流進行檢測”的需求提高。最終在上述脈沖多普勒法和連續(xù)波多普勒法中，無法對應(yīng)該需求。因此，作為能夠?qū)?yīng)該需求的方法試驗了若干種方法。其中之一是脈沖多普勒的HPRF(High PRF)法。但是，即使是該HPRF法，在近距離時第二距離選通(range gate)容易產(chǎn)生飽和，處于不一定能夠確實地收集到來自深部的信號的狀況。
另外，例如在專利文獻1、2中提出了對應(yīng)上述需求的其他方法。該方法基于使用了2維陣列超聲波探頭的連續(xù)波多普勒法的聚焦技術(shù)。具體地說，不是現(xiàn)有的1維的超聲波探頭，而是使用具有在高度(elevation)方向上擴展了的陣列的1.5維或2維的陣列型超聲波探頭，使發(fā)送和接收的聚焦位置可變，而選擇性地收集焦點附近的多普勒信號的方法。
但是，在該公報所記載的聚焦法的任意一個的情況下，是將焦點附近的靈敏度提高為比其他范圍的靈敏度高一些的方法，在同一波束上有大能量的固定物成分/移動物成分的情況下，無法得到充分的距離分辨率。另外，由于根據(jù)由焦點附近的發(fā)送接收音場分布決定的靈敏度分布進行檢測，所以檢測出寬幅度區(qū)域的信號，而無法得到充分的距離分辨率。
專利文獻1專利第2500937號公報專利文獻2專利第3069910號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所面對的狀況而提出的，其目的在于提供一種能夠根據(jù)高速度地流過被檢體內(nèi)的更深部位的血流，靈敏度更好地收集沒有折疊的血流信息的超聲波多普勒診斷裝置。
為了達到上述目的，在本發(fā)明中，是與向距離方向發(fā)送超聲波連續(xù)波并行地接收上述超聲波連續(xù)波的反射波的超聲波多普勒診斷裝置，具備對上述超聲波連續(xù)波實施頻率調(diào)制，使得相位與上述距離方向的距離對應(yīng)地變化的調(diào)制單元；與上述頻率調(diào)制聯(lián)動地對上述距離方向的每個距離分別解調(diào)上述反射波，在分離了的狀態(tài)下生成上述距離內(nèi)的接收信號的解調(diào)單元；使用基于上述接收信號的多普勒成分的信號，提示信息的提示單元。
根據(jù)這樣的本發(fā)明，即使是高速地流過被檢體內(nèi)的更深部位的血流，也能夠沒有折疊地靈敏度更好地收集血流信息。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的超聲波多普勒診斷裝置的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2是說明在實施例的超聲波多普勒診斷裝置中執(zhí)行的距離選通CW模式的概要的圖。
圖3是概要地說明在實施例的超聲波多普勒診斷裝置中執(zhí)行的發(fā)送接收的信號處理的說明圖。
圖4是說明解調(diào)信號的頻譜的圖。
圖5是頻譜的時間變化的6個區(qū)域的說明圖。
圖6是說明Rx解調(diào)的線性調(diào)頻脈沖(chirp)頻率位置與頻譜的關(guān)系的圖。
圖7是說明根據(jù)ON距離和OFF距離的雜波和血流辨別信號成分的算法的圖。
圖8是說明交叉區(qū)域的產(chǎn)生的模擬圖。
圖9是用于說明交叉區(qū)域的寬度控制的圖。
圖10是用于說明交叉區(qū)域的制約和控制方式的圖。
圖11是說明用于控制時間分辨率和頻率分辨率的輸入輸出參數(shù)的圖。
圖12是用于說明CWM模式的處理算法的圖。
圖13是用于說明CW多普勒模式中的距離選通CW(RGCW)處理的算法的圖。
圖14是說明本發(fā)明的第一變形例子的處理的概要的圖。
圖15表示在圖14所示的范圍R3中在線性調(diào)頻脈沖波的(A)區(qū)域和線性調(diào)頻脈沖波的(D)區(qū)域中得到的頻譜和從該頻譜中除去固定物的成分。
圖16是用于說明其他變形例子的時序圖。
圖17是表示與圖16的比較例子的圖。
圖18是說明其他變形例子的信號抽出的處理的圖。
圖19是說明適用了模擬的仿真模型(fantom)和試驗條件的圖。
圖20是說明模擬的每個距離的時序信號和頻譜的時間變化的圖。
圖21是用于說明模擬中的交叉區(qū)域的信號推測的處理的圖。
圖22是時間上擴大了圖21的圖。
圖23是用于說明模擬中的頻譜合成處理的圖。
圖24是表示各距離的合成信號、頻譜的和成分/差成分以及ON距離的頻譜成分的圖。
圖25是說明CWM模式圖像的顯示參數(shù)的計算處理的圖。
圖26是表示用于距離選通CW用連續(xù)波的生成處理中的各距離的ON距離頻譜成分的圖。
圖27是表示對圖26的頻譜的時間成分進行逆FFT/比例縮放處理而合成的連續(xù)波的圖。
圖28是說明距離選通CW用連續(xù)波的合成和CW距離選通(CWRG)的圖。
圖29是示例CW頻譜多普勒信號處理的步驟和RGCW頻譜圖像的顯示狀態(tài)的說明圖。
圖30是說明用于控制與線性調(diào)頻脈沖波的條件對應(yīng)的頻率分辨率降低的處理方法的圖。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的超聲波多普勒診斷裝置的實施例。
該超聲波多普勒診斷裝置提供本發(fā)明的使用連續(xù)波作為發(fā)送超聲波信號而檢測具有距離分辨率的移動物(血流等)的速度信號成分的方法，本發(fā)明人將該方法稱為“距離選通CW(range gate continuous waveDopplerRGCW)模式”。在本實施例中，根據(jù)該距離選通CW模式，提供CWM(continuous wave motion)模式圖像和作為CW多普勒模式像的CW頻譜圖像。
該超聲波多普勒診斷裝置如圖1所示，具備與超聲波探頭10連接的發(fā)送模塊11、B模式接收模塊12、距離選通CW模式接收模塊13、與兩個模塊12和13等連接的顯示模塊14、控制器15、操作器16。
超聲波探頭10由將形成多個信道的多個壓電振子排列為陣列狀的1維探頭構(gòu)成，與從發(fā)送模塊11提供的每個信道的驅(qū)動脈沖應(yīng)答地產(chǎn)生超聲波信號，同時接收其反射信號而從各壓電元件輸出電氣量的接收信號。
發(fā)送模塊11在具有具備B模式用脈沖產(chǎn)生器21、使每個發(fā)送信道延遲的發(fā)送延遲電路22、產(chǎn)生驅(qū)動脈沖的脈沖產(chǎn)生器23的B模式用的發(fā)送電路以外，還具有具備距離選通CW模式用的信號產(chǎn)生器24、混合器25、FM(Frequency Modulation)調(diào)制電路26、插入到脈沖產(chǎn)生器21和發(fā)送延遲電路22之間的切換開關(guān)27的距離選通CW模式用的發(fā)送電路。
信號產(chǎn)生器24為了發(fā)送超聲波連續(xù)波，而連續(xù)振蕩產(chǎn)生正弦波。FM調(diào)制電路26例如在一定的掃描頻率范圍內(nèi)使調(diào)制頻率上升后，再使其下降，由此通過調(diào)制頻率從上升斜率到下降斜率循環(huán)的線性調(diào)頻脈沖波而實施頻率調(diào)制?；旌掀?5對信號產(chǎn)生器24和FM調(diào)制電路26雙方的輸出信號進行混合并輸出。
切換開關(guān)27能夠與來自控制器15的切換控制信號應(yīng)答地，選擇性地將其路徑切換到B模式用脈沖產(chǎn)生器21和距離選通CW模式用的混合器25側(cè)。
B模式接收模塊12對每個接收信道具備前置放大器31；對每個接收信道進行用于整相相加的接收延遲的接收延遲電路32；對各接收信道的進行了延遲控制后的接收信號進行相加的加法器33；包絡(luò)線檢波用的檢波器34。由此，從檢波器得到位于雜波上的各采樣點上的B模式信號，并發(fā)送到顯示模塊14。
距離選通CW模式接收模塊13與上述距離選通CW模式用的發(fā)送電路(24、25、26)一起進行本發(fā)明的距離選通CW模式的圖像收集。該接收模塊13如圖1所示，作為共通電路具備混合器41、作為相位位移進行解調(diào)的多相位FM解調(diào)電路42、以及RF(射頻)緩沖器42，并且還具備CWM模式用的電路群和CW多普勒模式用的電路群。
其中，CWM模式用的電路群具備與RF緩沖器43連接的頻譜映射處理電路44、與該處理電路44連接的CWM模式顯示處理電路45。由該顯示處理電路45處理后的CWM模式的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送到顯示模塊14。另外，CW多普勒模式用的電路群具備產(chǎn)生距離選通的CW距離選通電路46、與該選通電路46和RF緩沖器43連接的CWRG處理電路47、LPF(低通濾波器)48、HPF(高通濾波器)49、頻率分析器50、CW多普勒模式顯示處理電路51。由該顯示處理電路51處理后的CW頻譜圖像的數(shù)據(jù)被發(fā)送到顯示模塊14。另外，將在后面詳細說明該距離選通CW模式接收模塊13的處理和動作。
顯示模塊14具備接收來自B模式處理模塊12和距離選通CW模式接收模塊13的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字掃描變換器(DSC)61；D/A(數(shù)字到模擬)變換器62；顯示用的監(jiān)視器63。DSC61在對發(fā)送來的模擬量的B模式用圖像信號實施了A/D(模擬到數(shù)字)變換后，實施掃描變換，生成顯示用的圖像數(shù)據(jù)。
控制器15除了經(jīng)由操作器16提供的使用者的操作信息以外，還基于與預(yù)先內(nèi)置的規(guī)定算法對應(yīng)的程序控制裝置全體的動作定時和顯示模式。
以下，以距離選通CW模式接收模塊13的處理和動作為中心進行說明。
本實施例的超聲波多普勒診斷裝置如圖2所示那樣，能夠顯示經(jīng)由超聲波探頭10接收到的基于頻率調(diào)制后的超聲波連續(xù)波的反射波的CWM模式圖像和作為CW多普勒像的CW頻譜圖像。CWM模式圖像是向?qū)ρ刂鞴鈻?掃描線)的距離方向的每個距離得到的固定物成分的信號賦予黑白灰度等級，并且向移動物成分的信號賦予顏色，用縱軸表示距離(光柵方向的深度)并且用橫軸表示時間的分布圖。另外，CW頻譜圖像是抽出與設(shè)置在B模式斷層像上的希望的距離選通(CW距離選通)對應(yīng)的距離的多普勒成分，對該多普勒成分進行加權(quán)相加，用縱軸表示頻率，用橫軸表示時間地表示多普勒成分的能量頻譜的分布圖。
(發(fā)送接收的信號處理)圖3表示由安裝在發(fā)送模塊11中的距離選通CW模式用的發(fā)送電路和距離選通CW模式接收模塊13構(gòu)成的信號處理模塊的概要。
該信號處理模塊構(gòu)成了用于從接收到的反射波的信號中相互分離地抽出由距離與距離方向的各距離(RG)符合的雜波(固定物)/血流(移動物)的信號成分、距離與各距離不符合的雜波/血流的信號成分構(gòu)成的合計4種信號成分的電路群。
由信號產(chǎn)生器24產(chǎn)生的正弦波在由FM調(diào)制電路26和混合器25實施了基于線性調(diào)頻脈沖波的頻率調(diào)制后，經(jīng)由超聲波探頭10，作為超聲波連續(xù)波被沿著各光柵向被檢體P的內(nèi)部發(fā)送。經(jīng)由超聲波探頭10接收被該被檢體P的組織成分和血流成分反射的超聲波反射波，由混合器41和多相位FM解調(diào)電路42在每個距離方向上，與發(fā)送調(diào)制聯(lián)動地執(zhí)行多相位FM解調(diào)。該聯(lián)動是指隔著一定時間地用同步的線性調(diào)頻脈沖波對與發(fā)送連續(xù)波對應(yīng)的頻率調(diào)制用的線性調(diào)頻脈沖波進行FM解調(diào)。多相位是指使發(fā)送調(diào)制和接收調(diào)制的相位對于距離方向(波束方向)的每個距離變化。
作為數(shù)字數(shù)據(jù)，由RF緩沖器43的未圖示的A/D變換器存儲通過該解調(diào)得到的檢波信號。RF緩沖器43作為相位掃描緩沖器而發(fā)揮功能，通過該存儲而對FM調(diào)制的Nfm周期的量的與距離方向的分辨率對應(yīng)的多相位的采樣數(shù)據(jù)進行映射。
在此，圖4示例了通過多相位解調(diào)而解調(diào)了的信號的頻譜。多相位解調(diào)方式是指使發(fā)送調(diào)制和接收調(diào)制的相位對于每個距離都變化的方式。因此，如根據(jù)圖4所示的頻譜可知的那樣，發(fā)送時的頻率調(diào)制和接收時的多相位FM解調(diào)每隔一定時間間隔聯(lián)動，因此在多相位FM解調(diào)的結(jié)果所得到的信號中，混合了距離與各范圍距離(range)一致(ON距離)的雜波信號成分和血流(多普勒)成分、距離與各范圍距離不一致(OFF距離)的雜波信號成分和血流(多普勒)成分、交叉區(qū)域的信號成分。交叉區(qū)域是指發(fā)送調(diào)制時的頻率的調(diào)制斜率和接收解調(diào)時的頻率的調(diào)制斜率的符號相互相反(向上斜率和向下斜率)的時間帶。
如根據(jù)圖4的下部分的頻譜可知的那樣，ON距離的雜波的信號成分為DC(直流Direct Current)成分，但ON距離的血流(多普勒)的信號成分只在一個極性側(cè)有一定的偏移而成為連續(xù)波。與此相對，OFF距離的雜波的信號成分在兩極側(cè)分開對稱地出現(xiàn)，但OFF距離的血流(多普勒)的信號成分在兩極側(cè)分開非對稱地出現(xiàn)。
這樣，根據(jù)多相位FM解調(diào)，根據(jù)對于每個距離是否是ON距離、以及是否是來自血流(多普勒)的信號成分，其信號成分的頻譜上的出現(xiàn)方式不同，因此能夠利用該出現(xiàn)方式的不同，抽出ON距離的雜波和來自血流的信號成分。
在交叉區(qū)域中混入有各種偽像，在圖像數(shù)據(jù)的顯示處理中不使用。
圖5和圖6表示圖4的說明圖。通過多相位FM解調(diào)方式檢測出的信號相對于由向上斜率的線性調(diào)頻脈沖波和向下斜率的線性調(diào)頻脈沖波構(gòu)成的互補的對，ON距離的信號成分R1+D1(固定物成分+移動物成分)和OFF距離信號成分R2+D2(固定物+移動物成分)的頻譜的時間變化可以分類為圖5那樣的6個區(qū)域(RA～RF)。
即，如圖6所示，在向上斜率的線性調(diào)頻脈沖波的最小頻率和向下斜率的線性調(diào)頻脈沖波的最大頻率附近的RA(圖6(A))、RD(圖6(C))中，只存在ON距離R1的固定物成分和多普勒成分。ON距離R1為連續(xù)的頻譜。
對于該距離選通CW模式中的CW頻譜圖像所需要的只有ON距離R1的多普勒成分(在距離間隔小的情況下幾乎是單一的頻率成分)，因此可以根據(jù)RA、RD的區(qū)域的頻譜計算出除去了DC成分(HPF)后的頻譜的中心頻率/離散，在與之對應(yīng)的時間軸上進行BPF(帶通濾波)處理，抽出連續(xù)成分。
在發(fā)送連續(xù)波Tx和其接收波RX的頻率調(diào)制的符號相反的RC、RF的區(qū)域(稱為交叉區(qū)域)中，由于混合了多個頻譜成分而成為偽像，所以不在頻譜推測中使用。
(信號成分的辨別算法)為了從通過上述多相位FM解調(diào)方式檢波出的信號中抽出ON距離成分，而適用圖7所示的辨別算法。具體地說，計算出除了交叉區(qū)域以外的向上斜率線性調(diào)頻脈沖波和向下斜率線性調(diào)頻脈沖波的信號的復(fù)數(shù)頻譜(圖7(A))，計算出它們的和成分/差成分的頻譜的絕對值(圖7(B))。接著，計算出它們的和成分/差成分的頻譜的絕對值的差分(圖7(A))。由此，能夠辨別ON距離的固定物成分(雜波)和移動物成分(多普勒)。
進而，對抽出的信號，即除去了成為偽像的OFF距離的信號成分的信號，適用帶通濾波(HPF和LPF)(圖7(D))，分離為ON距離的固定物成分和移動物成分(圖7(E))。
(交叉區(qū)域的寬度控制和處理)如上所述，由于在交叉區(qū)域中包含偽像，所以在頻譜分析中不使用，而廢棄該交叉區(qū)域的信號。因此，理想的是進行控制使得交叉區(qū)域的寬度(時間寬度)盡量小。在實施例中，在Depth＝50mm、100mm時分別有雜波成分和30kHz的多普勒成分的模型中，進行以下這樣的多相位FM解調(diào)FMCW(頻率調(diào)制)參數(shù)采樣頻率fsample＝10MHz，掃描開始頻率fsweepstart＝1MHz，掃描結(jié)束頻率fsweepend＝1.5MHz，掃描頻率Δf(＝fsweepend-fsweepstart)＝500kHz，調(diào)制頻率fmod＝500Hz，128點FFT，fscaling＝1MHz，CWRG＝50mmDepth，執(zhí)行的結(jié)果得到圖8所示的結(jié)果。由此可知，產(chǎn)生交叉區(qū)域的寬度依存于CWRG的深度(距離方向的距離范圍)、Fmod(線性調(diào)頻脈沖波的調(diào)制周期的倒數(shù))頻率。因此，為了減少該交叉區(qū)域，在減少時可以降低Fmod頻率，或使CWRG的位置變淺。
在此，如果根據(jù)圖9所示的圖考慮交叉區(qū)域的比例，則為T1＝1/(2×fmod)T2＝2×CWRGpositon/C(公式1)(在此，實際上，由于有CWM模式，所以相當(dāng)于CWRG的位置CWRGposition＝Depth(深度))因此，用T2/T1來表示交叉區(qū)域的比例。如上所述，廢棄交叉區(qū)域的信號，通過MSE(missing signal estimation)推測來作成外插的信號而代替它。因此，為了容易并且確實地進行該外插入，理想的是控制交叉區(qū)域的寬度使得T2/T1(交叉區(qū)域的比例)為小于規(guī)定值(例如小于30％)的值。
實際上，如圖10所示，T1時間與調(diào)制頻率fm成反比(圖10(A))，T2時間與Depth(深度)成正比(圖10(B))。用下式表示除去了交叉區(qū)域后剩余的能夠在頻譜(頻率)分析中使用的有效區(qū)域，Valid(％)＝100×(T1-T2)/T1(公式2)作為用調(diào)制頻率和Depth(深度)表示的等高線來表現(xiàn)該有效區(qū)域Valid(圖10(C))。因此，在控制交叉區(qū)域的寬度的情況下，理想的是與CWRG的位置對應(yīng)地自動控制調(diào)制頻率，使得上述有效區(qū)域Valid例如確保為80％或以上。
接著，說明各距離方向的頻率分辨率和時間分辨率的控制。為了提高該頻率分辨率，可以增力T1-T2的觀測時間。為此，可以降低調(diào)制頻率fmod，但時間分辨率也降低同樣的量。另一方面，為了提高時間分辨率，可以增大Δf/Δt的斜率。為此，必須提高掃描頻率，但雜波的節(jié)拍(beat)頻率變高，必須提高采樣頻率。因此，進行分辨率控制，使得找到頻率分辨率和時間分辨率的折中點，或使任意一方優(yōu)先。
在顯示頻譜的情況下，其顯示的最大距離和頻率分辨率由頻率分析器的采樣頻率和觀測時間長度決定，因此通過降低信號頻帶進行比例縮放或采樣，能夠使觀測時間長度和采樣頻率變化。
如果總結(jié)以上的時間分辨率和頻率分辨率的控制方式，則其處理算法使用圖11所示的各參數(shù)。即，(1)根據(jù)CWRGpositon(與Depth相當(dāng))，計算出覆蓋雜波的節(jié)拍距離和最大多普勒距離的采樣頻率Fsampling及其前處理的ScalingLPF的截止頻率。(2)接著，與時間分辨率優(yōu)先還是頻率分辨率優(yōu)先等的模式對應(yīng)地，根據(jù)上述采樣距離的制約，計算出fmod、Δf。(3)接著，根據(jù)上述最大距離求出采樣頻率，根據(jù)最小距離求出觀測時間，并計算出與它們對應(yīng)的頻率分析器的FFT(Fast Fourier Transform)數(shù)。
這樣，在交叉區(qū)域中，由于發(fā)送調(diào)制的線性調(diào)頻脈沖波和接收解調(diào)的線性調(diào)頻脈沖波的調(diào)制頻率的符號不同，所以混合了各種頻譜成分成為偽像，因此原樣地使用會使后級的頻譜推測精度降低。因此，刪除該交叉區(qū)域，而插入根據(jù)前后的頻譜和時序信號推測出的信號成分來代替它。特別在本實施例的距離選通CW(RGCW)模式顯示的情況下，由于以連續(xù)波為基礎(chǔ)進行頻譜分析，所以外插連續(xù)的時序信號成分進行合成，生成連續(xù)波。
說明2種該信號外插的具體例子。第一個例子利用時序信號。利用除了交叉區(qū)域以外的時序信號，從交叉區(qū)域的缺失區(qū)域前后的觀測區(qū)域使用AR(Auto Regressive)數(shù)學(xué)模型(或稱為統(tǒng)計模型)等，利用系統(tǒng)統(tǒng)一了的參數(shù)并根據(jù)噪聲等信號源，進行缺失區(qū)間的信號的預(yù)測。這時，可以采用從過去數(shù)據(jù)順方向地推測的情況、從未來數(shù)據(jù)逆方向地推測的情況、以及從其雙方向進行推測的情況的任意一種。另外，為了保持信號的連續(xù)性，使缺失部分和元信號部分疊加而附加窗口函數(shù)等加權(quán)進行相加，合成連續(xù)信號。另外，在本實施例中，作為交叉區(qū)域的信號外插法，使用利用了該時序信號的方法。
第二個利用除了交叉區(qū)域以外的向上和向下的一對頻譜。從交叉區(qū)域的缺失區(qū)域前后的觀測區(qū)域利用AR統(tǒng)一了的參數(shù)等，進行缺失區(qū)間的頻譜的推測。這時，可以采用從過去數(shù)據(jù)順方向地推測的情況、從未來數(shù)據(jù)逆方向地推測的情況、以及從其雙方向進行推測的情況的任意一種。另外，為了保持頻譜的時間變化的連續(xù)性，使缺失部分和元頻譜疊加而附加窗口函數(shù)等加權(quán)進行相加，合成連續(xù)的頻譜。對合成頻譜進行逆傅立葉變換，產(chǎn)生連續(xù)的時序信號。
(CWM模式的處理和顯示)接著，使用圖12說明頻譜映射處理電路44和CWM模式顯示處理電路45執(zhí)行的處理。在作為相位掃描緩沖器的RF緩沖器43中，如上所述，對線性調(diào)頻脈沖波的多個周期的多相位解調(diào)數(shù)據(jù)進行映射。因此，從RF緩沖器43逐次讀出該多相位解調(diào)數(shù)據(jù)，計算在該距離得到的固定物頻譜和多普勒頻譜。接著，根據(jù)對線性調(diào)頻脈沖波的每個周期計算頻譜所得到的結(jié)果，在距離方向的A模式圖像中生成固定物的能量，作為A模式的彩色圖像生成多普勒成分的能量、平均頻率、分散等參數(shù)。針對這些圖像數(shù)據(jù)與掃描速度對應(yīng)地對線性調(diào)頻脈沖波的每個周期進行平均化，經(jīng)由DSC61發(fā)送到監(jiān)視器63，作為CWM模式顯示。
在圖12所示的CWM模式圖像中，縱軸與距離方向的各距離對應(yīng)，橫軸是時間軸，實時地進行顯示。用黑白表示雜波，用彩色表示血流。
(CW多普勒模式的處理和顯示)進而，使用圖13說明CW距離選通電路46、CWRG處理電路47、LPF48、HPF49、頻率分析器50和CW多普勒模式顯示處理電路51執(zhí)行的處理。在RF緩沖器43中，如上所述，對線性調(diào)頻脈沖波的多個周期的多相位解調(diào)數(shù)據(jù)進行映射。因此，從RF緩沖器43逐次讀出屬于所設(shè)置的距離選通(CWRG)的距離的多相位解調(diào)數(shù)據(jù)，計算出在各距離得到的固定物頻譜和多普勒頻譜。在圖13的例子的情況下，距離選通CWRG與距離R3～R6對應(yīng)。接著，根據(jù)對線性調(diào)頻脈沖波的每個周期計算頻譜的結(jié)果，通過HPF得到頻帶分離了的多普勒成分。與掃描速度對應(yīng)地針對線性調(diào)頻脈沖波的每個周期對該多普勒成分進行平均化計算，計算出CW頻譜圖像的數(shù)據(jù)。經(jīng)由DSC61將該數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)視器63，顯示CW頻譜圖像。其結(jié)果如圖13所示，顯示出縱軸為多普勒成分的能量頻譜、橫軸為頻率的CW頻譜圖像。
另外，在距離方向的頻譜加法計算時，除了在距離方向上單純進行加法計算以外，還可以進行加權(quán)加法計算。
上述距離選通電路46產(chǎn)生具有指定的位置和寬度的距離選通RG的指定信息，并將其發(fā)送到CWRG處理電路47和DSC61。DSC61接收該指定信息，在B模式斷層像上顯示表示距離選通RG的指定位置的標志。
作為標志例如如圖2所示，是2條并行的短直線。通過觀察該標志，操作者能夠識別距離選通RG在斷層像上的位置，通過將掃描切換到距離選通CW模式，來分析與該指定位置對應(yīng)的CW頻譜。CWRG處理電路47接收該指定信息，如上所述那樣分析與指定的位置和寬度的距離選通對應(yīng)的CW頻譜。
因此，在希望變更距離選通RG的位置和寬度時，操作者操作操作器16，向控制器15提供變更信息的信號。由此，從控制器向CW距離選通電路46發(fā)送控制信號，作成新的位置和/或?qū)挾鹊木嚯x選通的指定信息，根據(jù)該位置和寬度能夠進行頻譜分析。
(基于仿真模型的模擬和距離選通CW模式的信號處理的例子)在此，使用上述實施例的超聲波多普勒診斷裝置，表示基于仿真模型的模擬和信號處理的具體例子。
如圖19所示，針對仿真，試驗條件為Fsample＝10MHz，F(xiàn)tx＝1MHz，Dsweep＝1KHz，F(xiàn)mod＝500KHz，Anoise＝-80dB(對于雜波)(公式3)在以下的5個位置的距離RG處進行多相位調(diào)制。距離寬度是0.5mm。
RG46mm，RG48mm，RG50mm，RG52mm，RG54mm(公式4)通過針對該仿真實施的多相位調(diào)制所得到的每個距離的時序信號(IQ數(shù)據(jù))和頻譜的時間變化為圖20所示那樣。這些信號和時間變化相當(dāng)于對積蓄在RF緩沖器43中的解調(diào)數(shù)據(jù)進行分析的結(jié)果。
圖21和對圖21進行時間放大的圖22表示了交叉區(qū)域的信號推測處理。根據(jù)該信號推測，首先除去了交叉區(qū)域的時序數(shù)據(jù)，將該區(qū)域的數(shù)據(jù)固定為DC(0)。接著，使用時序方向上的交叉區(qū)域的前后的有效數(shù)據(jù)，在AR模型中進行系統(tǒng)統(tǒng)一，求出數(shù)學(xué)模型的參數(shù)。接著，使用統(tǒng)一了的參數(shù)，根據(jù)噪聲而稍微增多(使用實數(shù)據(jù)和窗口函數(shù)能夠得到重復(fù)區(qū)域的程度)地產(chǎn)生交叉區(qū)域的預(yù)測信號。接著，在重復(fù)區(qū)域中進行窗口加權(quán)將實數(shù)據(jù)和推測數(shù)據(jù)相加，生成連續(xù)波。在圖21和圖22的處理例子中，附加“COS函數(shù)的0～π/2”的權(quán)重。
接著，根據(jù)嵌入交叉區(qū)域而生成的連續(xù)波，進行向上斜率線性調(diào)頻脈沖波的頻譜和向下斜率線性調(diào)頻脈沖波的頻譜的分析，計算出在CWM模式中必需的每個距離的固定物(雜波成分)的能量、移動物(主要是血流多普勒成分)的能量和平均速度。
接著，向上成分和向下成分的頻譜的合成處理如圖23所示那樣。具體地說，(1)切取出向上時序和向下時序，使得交叉區(qū)域位于窗口函數(shù)的端部。(2)對各個時序數(shù)據(jù)實施Hanning窗口函數(shù)，并進行復(fù)數(shù)傅立葉變換。(3)計算向上成分頻譜和向下成分頻譜的和成分和差成分。(4)計算所計算出的和成分和差成分的相互的差，抽出各距離的深度(depth)一致的ON距離成分。在圖24中表示各距離的合成信號(圖24(A))、頻譜的和成分/差成分(圖24B)和ON距離的頻譜成分(圖24(C))。
對于CWM模式圖像，圖25表示其顯示參數(shù)的計算處理。具體地說，如圖25(A)所示那樣在各距離進行多相位檢波，使用除去了偽像后的頻譜，如圖25(B)那樣計算通過了LPF的DC附近的能量成分，另外，計算通過了HPF后的移動物的成分，進而根據(jù)通過了HPF后的移動物成分計算負載平均后的移動物的平均速度。接著，如圖25(C)所示那樣，在每個距離對固定物能量附加黑白的灰度等級，并將移動物的能量和平均速度變換為彩色數(shù)據(jù)，實時地顯示縱軸表示距離方向而橫軸表示時間方向的CWM圖像。
另一方面，顯示作為CW多普勒模式像的CW頻譜圖像的CW距離選通處理如下。
根據(jù)嵌入交叉區(qū)域而生成的連續(xù)波，進行向上斜率線性調(diào)頻脈沖波的頻譜和向下斜率線性調(diào)頻脈沖波的頻譜的分析，除去距離不符合的OFF距離的固定物和移動物的偽像成分。直到該除去處理為止的步驟與CW模式處理一樣，因此使用其處理結(jié)果。進而，從ON距離的頻譜中除去ON距離的固定物成分，只抽出ON距離的移動物成分。對該ON距離的移動物成分實施與后級的頻率分析器的采樣頻率和觀測時間對應(yīng)的頻帶限制處理、頻譜補插放大處理、逆傅立葉變換、基于窗口加權(quán)加法的連續(xù)波的合成處理，在距離方向上進行加權(quán)加法處理。將經(jīng)過了該處理的信號輸出到頻率分析器。
如果使用圖26和圖27詳細說明距離選通CW用連續(xù)波的生成處理，則根據(jù)除去了圖26的偽像后的ON距離的頻譜，對時間成分實施逆FFT，生成連續(xù)波。在此，通過HPF處理從頻譜中除去雜波成分，但在該處理例子中，降低LPF使雜波成分通過。接著，對進行了逆FFT后的復(fù)數(shù)信號實施Hanning窗口，對后級的頻率分析器的采樣所需要的時序數(shù)據(jù)進行重復(fù)相加，生成圖27的波形。在該處理例子中，由于為了降低模擬負荷而提高了調(diào)制頻率，所以進行間距變換(頻譜的補插和切取DC中心部分的比例縮放)，降低后級的頻率分析負荷。
圖28和圖29表示距離選通CW用連續(xù)波的合成、CW距離選通處理及其顯示處理。在通過Hanning窗口切取出在向上斜率和向下斜率線性調(diào)頻脈沖波的成對周期區(qū)間中生成的連續(xù)波(圖28(A))后，進行重復(fù)相加而生成連續(xù)波(圖28(B))。對每個距離生成該連續(xù)波。這時，也考慮到加權(quán)地對與距離選通的寬度和位置對應(yīng)(包含在距離選通中)的多個距離的信號(時間成分或頻率成分)進行相加，生成一個連續(xù)波(圖28(C))(將其稱為連續(xù)波距離選通(CWRG處理))。另外，在多個距離相加時的加權(quán)可以選擇與距離選通的寬度相當(dāng)?shù)腉auss函數(shù)、矩形函數(shù)、臺形函數(shù)等加權(quán)。
接著，通過CW頻譜多普勒信號處理(在工學(xué)上稱為周期圖(periodogram)處理)對通過上述RGCW處理生成的連續(xù)信號進行頻譜分析(圖29(A)、(B))，顯示CW頻譜圖像(圖29(C))(縱軸為頻率，橫軸為時間)。另外，圖29(A)與圖28(B)所示的連續(xù)波的IQ信號的頻譜對應(yīng)，圖29(B)與圖28(C)所示的連續(xù)波的IQ信號的頻譜對應(yīng)。
(作用效果)如上所述，根據(jù)本實施例，使用超聲波連續(xù)波，提供一種被稱為距離選通CW模式的超聲波多普勒診斷法。即，對發(fā)送的超聲波連續(xù)波實施頻率調(diào)制，以一定的定時與該調(diào)制時的向上斜率線性調(diào)頻脈沖波和向下斜率線性調(diào)頻脈沖波聯(lián)動(同步)地，對接收超聲波進行多相位解調(diào)。該進行了多相位解調(diào)后的信號具有同一超聲波波束上的距離方向的信息，并且具有與波束上的各距離(深度)符合的固定物和移動物的信號成分、與各距離不符合的固定物和移動物信號成分相互不同的特性。利用該特性抽出與各距離符合的固定物和移動物的信號成分。以該結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提供以下的模式用黑白和彩色作為CWM模式圖像顯示波束上的固定物(雜波)和移動物(血流)的距離方向(即時間方向)的信息的CWM模式；作為CW頻譜圖像，顯示與波束上的距離選通(ROIregion of interest)對應(yīng)的數(shù)據(jù)的頻譜時間變化的CW多普勒模式。因此，能夠得到?jīng)]有連續(xù)波的折疊的優(yōu)點，能夠通過距離選通避開雜波區(qū)域而選擇觀測有血流信號的區(qū)域。因此，特別能夠大幅度提高視野深度深并且血流速度快的多普勒分析能力。
因此，可以認為特別在觀測心臟的泵逆流和中間缺損的情況下，本發(fā)明在臨床上是有用的。
(變形例子)以下，說明能夠通過上述實施例的超聲波多普勒診斷裝置而適用的變形例子。
(第一變形例子)第一變形例子涉及只使用ON距離區(qū)域的信號成分逐次進行計算而作成頻譜圖的處理。該變形例子可以追加到上述實施例的處理中實施，也可以單獨地實施。
即，在距離方向上逐次地計算圖5(A)所示的區(qū)域RB的信號成分(圖6(B))和RA的信號成分(圖6(A))的差成分“RB-RA”、區(qū)域RE的信號成分(圖6(D))和RD的信號成分(圖6(C))的差成分“RE-RD”，作成頻譜圖(圖5(B))。
參考圖14和圖15，說明使用在向上斜率線性調(diào)頻脈沖波的區(qū)域RA和向下斜率線性調(diào)頻脈沖波的區(qū)域RD中得到的頻譜的例子(即，使用CWM模式的計算過程的數(shù)據(jù)的一部分的例子)。
例如，根據(jù)在距離R3在線性調(diào)頻脈沖波的RA區(qū)域和線性調(diào)頻脈沖波的RD區(qū)域中得到的頻譜(圖15(A))，計算根據(jù)上述差分除去了固定物(DC附近)的成分所得到的頻譜(圖15(B))的中心頻率Fc和頻帶寬度fbw。根據(jù)與各距離對應(yīng)的上述多普勒信號成分的信息，對各距離的時間軸(連續(xù)的)信號進行HPF處理、復(fù)數(shù)BPF處理，抽出該距離的多普勒成分。在信號中有時混入有頻率一致的偽像成分，但通過距離方向的加法，改善了該混合所帶來的惡化。
將進行了距離選通加法的連續(xù)波信號提供給現(xiàn)有的多普勒分析處理和頻譜顯示。
(第二變形例子)第二變形例子如圖16所示那樣，涉及用頻率調(diào)制了的超聲波連續(xù)波進行接收，將發(fā)送限定為發(fā)送連續(xù)波Tx的頻率調(diào)制，對該連續(xù)波Tx還實施振幅(AMAmplitude Modulation)調(diào)制，只發(fā)送與CW距離選通相當(dāng)?shù)膮^(qū)間的例子。另外，作為比較例子，圖17表示不執(zhí)行振幅調(diào)制的情況。
通過該發(fā)送波Tx的AM調(diào)制，能夠有效地使用連續(xù)波的發(fā)送能量。另外，還有距離R1附近以外的偽像的影響少等優(yōu)點。
但是，由于接收波Rx的頻譜是斷續(xù)的，所以必須鎖定選通的連續(xù)信號，對連續(xù)正弦波成分進行信號處理(切除DC成分)。
具體地說，將選通的連續(xù)波輸入到相位比較器的一個輸入，對輸出的誤差信號實施LPF(循環(huán)濾波)而抽出低頻成分，進行正弦波信號產(chǎn)生處理而產(chǎn)生與該DC值的大小成正比的頻率偏移，將其輸出輸出到相位比較器的另一個輸入。在此產(chǎn)生頻率偏移的正弦波信號產(chǎn)生處理的中心頻率是接收距離方向的固定物的中心頻率(DC)，與正負雙方的頻率(符號相反)對應(yīng)。因此，通過所謂的PLL(Phase Locked Loop)處理，連續(xù)生成與移動物對應(yīng)的連續(xù)波成分。
由此，能夠得到高SN(Signal-to-Noise)的多普勒成分(根據(jù)短脈沖(burst)預(yù)測生成)。
(第三變形例子)本第三變形例子涉及單相位解調(diào)方式。該單相位解調(diào)方式是不使發(fā)送調(diào)制和接收調(diào)制的相位對每個距離都變化的方式。
多相位解調(diào)方式必須進行多個距離的檢波處理，因此信號處理負荷重，而通過單相位解調(diào)方式，只要硬件規(guī)模小的裝置就可以，能夠更簡便地提供CWM模式顯示。這樣，即使是單相位，也可以實現(xiàn)與多相位一樣的處理。
具體地說，對每個距離搜索中心頻率Fc變化的BPF，通過DFT(Discrete Fourier Transform)逐次地進行頻率分析。對每個距離修正該DFT的頻率軸，在線性調(diào)頻脈沖波區(qū)間中進行連接而作成雜波成分和多普勒成分的累積圖。
根據(jù)累積圖計算出全部頻率區(qū)域的頻譜的差分，計算各距離的信息。即，計算固定物成分的能量和移動物成分的能量并進行合計。
該單相位解調(diào)方式容易受到偽像的影響，適合于距離方向成分的分析，但也有難以進行任意的處理生成連續(xù)波成分的不便等，但如上所述，具有只要小規(guī)模硬件就可以的優(yōu)點等的情況很多。為了減少該不便，作為應(yīng)用范圍也可以同時在CWM模式下利用雜波和多普勒的能量成分的顯示(相當(dāng)于超聲波血管造影的M模式)。
(第四變形例子)根據(jù)圖18說明第四變形例子。本變形例子涉及檢測ON距離的固定物/移動物的能量的其它結(jié)構(gòu)。
在本第四變形例子中，為了檢測ON距離的固定物/移動物的能量，從向上斜率、向下斜率的線性調(diào)頻脈沖波的能量頻譜的合成成分中，檢測并抽出成為向上側(cè)的能量頻譜(或向下側(cè)的能量頻譜)的約2倍的成分。
在圖18中，表示從該向上斜率、向下斜率的線性調(diào)頻脈沖波的能量頻譜的合成成分中抽出ON距離成分的算法的概要。即，首先，計算向上斜率、向下斜率的線性調(diào)頻脈沖波的能量頻譜的和成分Padd(f)、向上斜率的線性調(diào)頻脈沖波的能量頻譜成分Pup(f)、向下斜率的線性調(diào)頻脈沖波的能量頻譜成分Pdn(f)。
接著，根據(jù)上述頻譜，作為ON距離上的成分抽出同時滿足以下公式(1)和公式(2)的Padd(f)。
Pup(f)×α＜Padd(f)/2＜Pup(f)×β 公式(1)Pdn(f)×α＜Padd(f)/2＜Pdn(f)×β 公式(2)(系數(shù)α、β是可變的參數(shù))(公式5)另外，系數(shù)α、β可以由操作者分多個階段地改變，例如設(shè)置如下那樣的3個階段。
設(shè)置1α＝0.9，β＝1.1設(shè)置2α＝0.8，β＝1.2設(shè)置3α＝0.7，β＝1.3 (公式6)在設(shè)置1的情況下，與設(shè)置3相比，檢測靈敏度降低，但難以受到偽像的影響。
(第五變形例子)根據(jù)圖30說明第五變形例子。該變形例子涉及利用用于抑制與線性調(diào)頻脈沖波的條件對應(yīng)的頻率分辨率降低的處理方法的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本變形例子，能夠進一步提高距離分辨率。
圖30(A)是用于發(fā)送時的頻率調(diào)制的線性調(diào)頻脈沖波，橫軸表示時間，縱軸表示頻率。圖30(B)用于接收時的多相位FM解調(diào)，是與圖30(A)所示的線性調(diào)頻脈沖波成對的線性調(diào)頻脈沖波。圖30(B)的橫軸表示時間，縱軸表示頻率。30(C)是通過圖30(B)所示的線性調(diào)頻脈沖波的多相位解調(diào)而解調(diào)了的解調(diào)信號，橫軸表示時間，縱軸表示頻率。
如圖30(A)所示那樣，如果設(shè)線性調(diào)頻脈沖波的1個周期為Δt，頻率的變化量為Δf，則根據(jù)線性調(diào)頻脈沖波的Δt、Δf的條件，有在圖30(C)所示的ON距離的雜波成分和多普勒成分中出現(xiàn)無法忽視的傾斜的情況。圖30(D)表示具有傾斜的ON距離的雜波信號的一個例子。如圖30(D)所示那樣在ON距離的信號中存在傾斜的情況表示在ON距離信號的頻率方向上有幅度ΔB。
確認了線性調(diào)頻脈沖波的傾斜越大，即在Δt越小則Δf越大的情況下，在ON距離信號中出現(xiàn)的傾斜越顯著。另外，如圖30(D)所示那樣，在ON距離信號中出現(xiàn)的傾斜的方向交替變化，顯示出與線性調(diào)頻脈沖波的傾斜的方向一樣的傾向。因此，推測因線性調(diào)頻脈沖波的斜率而在ON距離信號中出現(xiàn)傾斜。對于更具體并且正確的原因，需要詳細的分析，但作為原因之一，推測是因為頻率分析器的分辨率有限度。
另一方面，如上所述，為了分離為ON距離信號和OFF距離信號，而對解調(diào)信號的頻譜實施加法處理和減法處理。因此，在ON距離信號中存在方向交替變化那樣的傾斜，如果在頻率方向上出現(xiàn)幅度，則會產(chǎn)生頻率分辨率的惡化。
因此，通過與ON距離信號和線性調(diào)頻脈沖波的任意一個的傾斜方向?qū)?yīng)地改變頻率分析(FFT)的時間方向，能夠避免上述那樣的因線性調(diào)頻脈沖波的傾斜而產(chǎn)生的頻率分辨率的惡化。即，由于實質(zhì)上ON距離信號的傾斜方向不交替變化，傾斜是一定的，所以降低了ON距離信號的傾斜對頻譜的影響。如圖30(D)所示的箭頭表示頻率分析中的時間方向。這些時間方向的雙方可以是反方向的。
即使在ON距離信號中存在傾斜，也能夠維持一定的頻率分辨率。能夠更大地設(shè)置線性調(diào)頻脈沖波的傾斜(2Δf/Δt)。如果能夠更大地設(shè)置線性調(diào)頻脈沖波的傾斜，則能夠更小地設(shè)置圖30(A)所示的線性調(diào)頻脈沖波的Δt和與圖30(B)所示的深度方向?qū)?yīng)的多相位FM解調(diào)用的線性調(diào)頻脈沖波的相位偏移量Δt’。其結(jié)果是能夠提高距離分辨率。即，通過改變頻率分析中的時間方向，避免在ON距離信號中出現(xiàn)的傾斜的影響，從而能夠采用維持頻率分辨率同時提高距離分辨率的條件。
以上說明了本實施例及其變形例子，但本發(fā)明的超聲波多普勒診斷裝置并不必須限定于這樣的結(jié)構(gòu)，在權(quán)利要求記載的本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，也可以進一步適當(dāng)?shù)亟M合公知技術(shù)進行實施，本發(fā)明的宗旨也包含這樣的進一步變形了的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種超聲波多普勒診斷裝置，與向距離方向發(fā)送超聲波連續(xù)波并行地接收上述超聲波連續(xù)波的反射波，其特征在于包括對上述超聲波連續(xù)波實施頻率調(diào)制，使得相位與上述距離方向的距離對應(yīng)地變化的調(diào)制單元；與上述頻率調(diào)制聯(lián)動地對上述距離方向的每個距離分別解調(diào)上述反射波，在分離了的狀態(tài)下生成上述距離內(nèi)的接收信號的解調(diào)單元；使用基于上述接收信號的多普勒成分的信號，提示信息的提示單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述提示單元具有除去來自上述距離外的接收信號，抽出上述距離內(nèi)的多普勒成分的信號的單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于所述解調(diào)單元構(gòu)成為通過使用上述頻率調(diào)制和上述解調(diào)所使用的上述頻率調(diào)制的互補的成對檢波信號，對每個上述距離分離為上述距離內(nèi)和上述距離外地進行檢波，而生成上述接收信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述提示單元具有與上述接收信號的斜率的方向?qū)?yīng)地改變時間方向，執(zhí)行頻率分析的頻率分析單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述提示單元具備對每個上述距離抽出上述距離內(nèi)的固定物成分的信號和多普勒成分的信號的單元；向?qū)γ總€上述距離得到的上述固定物成分的信號附加黑白的灰度等級，并且向上述多普勒成分的信號附加彩色，顯示縱軸表示上述距離并且橫軸表示時間的分布圖的第一顯示單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述提示單元具備對每個上述距離抽出上述距離內(nèi)的固定物成分的信號和多普勒成分的信號的第一抽出單元；向?qū)γ總€上述距離得到的上述固定物成分的信號附加黑白的灰度等級，并且向上述多普勒成分的信號附加彩色，顯示縱軸表示上述距離并且橫軸表示時間的分布圖的第一顯示單元；設(shè)置能夠任意地調(diào)整上述距離方向上的位置和寬度的作為關(guān)注區(qū)域的距離選通的距離選通設(shè)置單元；抽出與上述距離選通對應(yīng)的距離內(nèi)的多普勒成分的第二抽出單元；作為縱軸表示頻率并且橫軸表示時間的分布圖，顯示與上述距離選通對應(yīng)的距離內(nèi)的多普勒成分的能量頻譜的第二顯示單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于還包括設(shè)置能夠任意地調(diào)整上述距離方向上的位置和寬度的作為關(guān)注區(qū)域的距離選通的距離選通設(shè)置單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述解調(diào)單元構(gòu)成為作為上述成對檢波信號，使用相互用具有向上斜率和向下斜率的調(diào)制頻率進行了掃描的2個線性調(diào)頻脈沖波，具備控制上述2個線性調(diào)頻脈沖波的斜率的符號為相互相反的區(qū)域的時間寬度的區(qū)域控制單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述解調(diào)單元構(gòu)成為作為上述成對檢波信號，使用相互用具有向上斜率和向下斜率的調(diào)制頻率進行了掃描的2個線性調(diào)頻脈沖波，具備與對于通過發(fā)送上述超聲波連續(xù)波而進行各波束上的掃描是使時間分辨率優(yōu)先還是使頻率分辨率優(yōu)先的模式選擇對應(yīng)地，控制與上述2個線性調(diào)頻脈沖波的調(diào)制周期的倒數(shù)相當(dāng)?shù)恼{(diào)制頻率和上述2個線性調(diào)頻脈沖波的掃描頻率的單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述解調(diào)單元構(gòu)成為作為上述成對檢波信號，使用相互用具有向上斜率和向下斜率的調(diào)制頻率進行了掃描的2個線性調(diào)頻脈沖波，具備除去上述2個線性調(diào)頻脈沖波的斜率符號相互相反的區(qū)域，外插頻率軸上和時間軸上的任意一個信號的外插單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于還包括抽出與由上述距離選通設(shè)置單元設(shè)置了的上述距離選通對應(yīng)的距離內(nèi)的多普勒成分的單元；對上述距離內(nèi)的多普勒成分進行加權(quán)相加，作為縱軸表示頻率并且橫軸表示時間的分布圖，顯示上述距離內(nèi)的多普勒成分的能量頻譜的第二顯示單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述解調(diào)單元構(gòu)成為作為互補成對的檢波信號，使用相互用具有具有向上斜率和向下斜率的調(diào)制頻率進行了掃描的線性調(diào)頻脈沖波，生成上述接收信號，上述第一顯示單元構(gòu)成為根據(jù)上述線性調(diào)頻脈沖波的多個周期的多相位解調(diào)數(shù)據(jù)，計算在沿著波束的上述距離方向的各距離得到的上述固定物成分的頻譜和上述多普勒成分的頻譜，根據(jù)對上述線性調(diào)頻脈沖波的每個周期計算出的頻譜在上述距離方向的A模式像上作成上述固定物的能量，在A模式彩色像上作成上述多普勒成分的能量、平均頻率和分散的至少一個參數(shù)，與上述線性調(diào)頻脈沖波的掃描速度對應(yīng)地，針對上述線性調(diào)頻脈沖波的每個周期對上述A模式像和上述A模式彩色像進行平均化，并作為連續(xù)波M模式進行顯示。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述區(qū)域控制單元構(gòu)成為控制與上述2個線性調(diào)頻脈沖波的調(diào)制周期的倒數(shù)相當(dāng)?shù)恼{(diào)制頻率和上述距離方向的位置的至少一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述解調(diào)單元構(gòu)成為作為互補成對的檢波信號，使用相互用具有向上斜率和向下斜率的調(diào)制頻率進行了掃描的線性調(diào)頻脈沖波，生成上述接收信號，上述第二顯示單元構(gòu)成為根據(jù)上述線性調(diào)頻脈沖波的多個周期的多相位解調(diào)數(shù)據(jù)，計算在上述距離方向的各距離得到的上述固定物成分的頻譜和上述多普勒成分的頻譜，根據(jù)對上述線性調(diào)頻脈沖波的每個周期計算出的頻譜，計算出通過高通濾波器和帶通濾波器的任意一個進行了頻帶分離的與上述距離選通對應(yīng)的上述多普勒成分的信號，與上述線性調(diào)頻脈沖波的掃描速度對應(yīng)地針對上述線性調(diào)頻脈沖波的每個周期對所得到的上述多普勒成分的信號進行平均化，并作為連續(xù)波頻譜圖像進行顯示。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波多普勒診斷裝置，其特征在于上述區(qū)域控制單元構(gòu)成為與上述距離方向的位置對應(yīng)地自動地控制上述調(diào)制頻率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與向距離方向發(fā)送超聲波連續(xù)波并行地接收上述超聲波連續(xù)波的反射波的超聲波多普勒診斷裝置，該裝置具備對超聲波連續(xù)波實施頻率調(diào)制，使得相位與距離方向的距離對應(yīng)地變化的調(diào)制單元；與頻率調(diào)制聯(lián)動地對距離方向的每個距離分別解調(diào)反射波，在分離了的狀態(tài)下生成距離內(nèi)的接收信號的解調(diào)單元；使用基于接收信號的多普勒成分的信號，提示信息的提示單元。
文檔編號A61B8/06GK1984607SQ200580024048
公開日2007年6月20日 申請日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者馬場達朗, 宮島泰夫, 佐藤武史, 川岸哲也, 瀨尾育弐, 嶺喜隆 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社