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JP6111037B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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JP6111037B2
JP6111037B2 JP2012219365A JP2012219365A JP6111037B2 JP 6111037 B2 JP6111037 B2 JP 6111037B2 JP 2012219365 A JP2012219365 A JP 2012219365A JP 2012219365 A JP2012219365 A JP 2012219365A JP 6111037 B2 JP6111037 B2 JP 6111037B2
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、サンプルゲートを設定する技術に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a technique for setting a sample gate.

パルスドプラ法は、対象部位に対する超音波パルスの送波及び対象部位からの反射波の受波により得られたドプラ成分を周波数解析し、その解析結果をドプラ波形として画面上に表示するものである。ドプラ成分を取得する部位を指定するために、断層画像上においてマーカー又はカーソルを用いてサンプルゲート(観測部位又は計測地点)が設定される。具体的には、ドプラビーム方位が指定され、その方位上における特定の深さにサンプルゲートが設定される。従来において、サンプルゲートの空間的位置は時間的に固定されており、対象部位が動いてもサンプルゲートの空間的位置は変化しない。仮に対象部位からサンプルゲートが外れてしまったら、サンプルゲートをマニュアルで再度設定するしかない。成人などのように対象部位が殆ど動かない場合、サンプルゲートがいったん設定されたならば、対象部位からサンプルゲートが外れることはあまりなく、検査者をしてのサンプルゲートの再設定が必要となるケースは少なく、検査者においてストレスはあまり生じない。   In the pulse Doppler method, Doppler components obtained by transmitting an ultrasonic pulse to a target part and receiving a reflected wave from the target part are subjected to frequency analysis, and the analysis result is displayed on a screen as a Doppler waveform. In order to designate a part from which the Doppler component is acquired, a sample gate (observation part or measurement point) is set on the tomographic image using a marker or a cursor. Specifically, the Doppler beam direction is designated, and the sample gate is set to a specific depth on the direction. Conventionally, the spatial position of the sample gate is fixed in time, and the spatial position of the sample gate does not change even if the target site moves. If the sample gate is removed from the target site, the sample gate must be manually set again. If the target part does not move almost like an adult, once the sample gate is set, the sample gate is not likely to be detached from the target part, and it is necessary to reset the sample gate as an examiner. There are few cases, and stress does not occur much in the examiner.

しかし、近年、胎児の心臓の観察が行われてきており、プローブに対して観察対象である胎児が動いてしまうことが多々生じている。つまり、いったんサンプルゲートを設定しても、胎児が動いてしまったなら(母体が動いてしまっても)、最初から作業をやり直す必要がある。すなわち、サンプルゲートが対象部位から外れてしまった場合、断層画像上においてサンプルゲートを対象部位に対して適切に再設定する作業を行わなければならない。近時、2箇所に対して同時にドプラ計測を行える超音波診断装置が実用化されている。そのような装置において、第1サンプルゲートを設定した後、第2サンプルゲートの設定を行っている最中に胎児が動いてしまうと、第2サンプルゲートの設定が完了した後に第1サンプルゲートの設定をやり直さなければならず、しかもその最中に胎児が動いてしまうこともあり、2つのサンプルゲートを設定する作業自体が、特に胎児を対象とする場合、非常に負担の重いものとなっている。もちろん、2つのサンプルゲートの設定後において計測完了前に胎児が動いてしまったなら、2つのサンプルゲートの設定を再び最初からやり直さなければならない。   However, in recent years, the fetal heart has been observed, and it often occurs that the fetus being observed moves relative to the probe. In other words, once the sample gate is set, if the fetus moves (even if the mother moves), it is necessary to start over from the beginning. In other words, when the sample gate has deviated from the target site, an operation for appropriately resetting the sample gate with respect to the target site on the tomographic image must be performed. Recently, an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing Doppler measurement simultaneously at two locations has been put into practical use. In such an apparatus, after the first sample gate is set, if the fetus moves during the setting of the second sample gate, the first sample gate is set after the setting of the second sample gate is completed. The setting must be re-executed, and the fetus may move during that time, and the work of setting the two sample gates is very heavy, especially when targeting the fetus. Yes. Of course, if the fetus moves before the measurement is completed after setting the two sample gates, the two sample gates must be set again from the beginning.

特許文献1、2には複数のドプラ波形を同時に表示できる超音波診断装置が開示されている。特許文献3、4にはBモードとDモードを実行する超音波診断装置が開示されている。特許文献5にはフレーム間パターンマッチング処理におけるサブテンプレート法が記載されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose ultrasonic diagnostic apparatuses that can simultaneously display a plurality of Doppler waveforms. Patent Documents 3 and 4 disclose ultrasonic diagnostic apparatuses that execute the B mode and the D mode. Patent Document 5 describes a sub-template method in inter-frame pattern matching processing.

特開平11−76237号公報JP-A-11-76237 特開2009−136446号公報JP 2009-136446 A 特開平6−7348号公報JP-A-6-7348 特開2005−58332号公報JP 2005-58332 A 特開2012−115387号公報JP 2012-115387 A

従来においては、対象部位の動きによりサンプルゲートが対象部位から外れてしまうと、サンプルゲートを再度設定しなければならず煩雑であった。特に胎児の心臓に対して複数のサンプルゲートを設定する場合にその問題は顕著であった。   Conventionally, if the sample gate is detached from the target part due to the movement of the target part, the sample gate must be set again, which is cumbersome. The problem was particularly noticeable when multiple sample gates were set for the fetal heart.

本発明の目的は、プローブと対象部位との位置関係が変化してもサンプルゲートを再設定する必要がない超音波診断装置を実現することにある。あるいは、サンプルゲートの設定時における作業性を向上することにある。あるいは、ロックオン型サンプルゲートあるいは運動対応型ドプラ波形表示を実現することにある。   An object of the present invention is to realize an ultrasonic diagnostic apparatus in which it is not necessary to reset a sample gate even if the positional relationship between a probe and a target site changes. Alternatively, it is to improve workability when setting the sample gate. Alternatively, it is to realize a lock-on type sample gate or a motion corresponding Doppler waveform display.

本発明は、対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られたデータに基づいて前記対象組織内の観測部位について移動情報を演算する移動情報演算手段と、前記移動情報に基づいてビーム走査領域内におけるサンプルゲートの空間的位置を動的に変更することにより前記観測部位の運動に伴って前記サンプルゲートを追従運動させる制御手段と、前記サンプルゲートの空間的位置に従ってドプラ観測用超音波ビームを形成すると共に受信信号を処理することにより抽出されたドプラ成分に基づいてドプラ波形を生成するドプラ波形生成手段と、を含むことを特徴とする。   The present invention provides movement information calculation means for calculating movement information for an observation site in the target tissue based on data obtained by performing beam scanning on the target tissue, and a beam scanning region based on the movement information. Control means for dynamically moving the sample gate in accordance with the movement of the observation site by dynamically changing the spatial position of the sample gate in the inside, and an ultrasonic beam for Doppler observation according to the spatial position of the sample gate. And Doppler waveform generation means for generating a Doppler waveform based on a Doppler component extracted by processing and processing a received signal.

上記構成によれば、対象組織に対して超音波ビームの走査が繰り返し実行され、これによりフレームデータ列等の一連のデータが取得される。望ましくは、フレームデータ列を利用したフレーム間のパターンマッチング処理により、フレームデータ単位で移動情報が演算される。その場合、基準フレームとそれに後続する各フレームデータとの間でパターンマッチング処理が実行されてもよいし、隣接するフレームデータ間でパターンマッチング処理が実行されてもよい。周期的に運動する臓器の場合には前者を採用するのが望ましい。パターンマッチング処理においては、スキャンコンバート前のフレームデータを利用するのが望ましいが、スキャンコンバート後のフレームデータを利用してもよい。パターンマッチング処理以外の処理を適用して移動情報を演算してもよい。例えば、エコートラッキング法、組織ドプラ情報を利用する方法、等があげられる。移動情報として二次元移動情報が演算されるのが望ましい。三次元移動情報が演算されてもよい。制御手段は、移動情報に基づいてサンプルゲートの空間的位置を動的に変更させる。これにより、対象組織の運動にサンプルゲートが追従して運動することになる(ロックオン状態)。よって、対象組織外からドプラ情報を得てしまう事態を防止できる。特に、小規模の血流部の場合、その運動によって当該血流部からサンプルゲートが外れやすいという面を指摘できるが、上記構成によれば、そのような場合でも血流部の動きに合わせてサンプルゲートが運動することになるから、計測の信頼性を高められる。サンプルゲートは、ビーム走査領域内においてドプラ成分を抽出する計測部位あるいは計測地点を表すものである。それがサンプルボリュームと表現されることもある。一般に、サンプルゲートの設定時において及びその後において、断層画像上にサンプルゲートを表すゲートマークあるいはカーソルが表示される。送受信処理に際しては、サンプルゲートを通過するようにドプラ観測用超音波ビームが形成される。また、受信信号処理においては、サンプルゲートの深さに対応した時間軸上の位置にレンジゲートが設定される。一般に、レンジゲートは信号抽出ゲートであり、それにより切り出された信号が、ドプラ波形を形成するためにFFT演算部へ送られる。サンプルゲートつまりレンジゲートの時間長をユーザーにより可変可能に構成してもよい。   According to the above configuration, scanning of the ultrasonic beam is repeatedly performed on the target tissue, thereby acquiring a series of data such as a frame data string. Desirably, movement information is calculated in units of frame data by a pattern matching process between frames using a frame data sequence. In that case, the pattern matching process may be executed between the reference frame and each subsequent frame data, or the pattern matching process may be executed between adjacent frame data. In the case of an organ that moves periodically, it is desirable to adopt the former. In the pattern matching process, it is preferable to use frame data before scan conversion, but frame data after scan conversion may be used. The movement information may be calculated by applying a process other than the pattern matching process. For example, there are an echo tracking method, a method using tissue Doppler information, and the like. It is desirable to calculate two-dimensional movement information as movement information. Three-dimensional movement information may be calculated. The control means dynamically changes the spatial position of the sample gate based on the movement information. As a result, the sample gate moves following the movement of the target tissue (lock-on state). Therefore, a situation where Doppler information is obtained from outside the target organization can be prevented. In particular, in the case of a small blood flow part, it can be pointed out that the sample gate is easily detached from the blood flow part by the movement, but according to the above configuration, even in such a case, the movement of the blood flow part can be matched. Since the sample gate moves, the measurement reliability can be improved. The sample gate represents a measurement site or measurement point from which a Doppler component is extracted in the beam scanning region. It is sometimes expressed as a sample volume. Generally, a gate mark or a cursor representing a sample gate is displayed on the tomographic image at the time of setting the sample gate and thereafter. In the transmission / reception process, an ultrasonic beam for Doppler observation is formed so as to pass through the sample gate. In the received signal processing, the range gate is set at a position on the time axis corresponding to the depth of the sample gate. In general, the range gate is a signal extraction gate, and a signal cut out by the range gate is sent to an FFT operation unit to form a Doppler waveform. The time length of the sample gate, that is, the range gate may be variable by the user.

従来においては、いったんサンプルゲートを設定すると、それはビーム走査面上において固定されることになり、サンプルゲートをユーザーにより再設定した時点で、ドプラ波形がリセットされていた。サンプルゲートが変更された場合、それまでのビーム形成条件及び受信信号処理条件を維持できないからである。つまり、サンプルゲートが変更された場合、通常、血流の流れ方向と超音波ビームの交差角度が変わる結果、速度レンジ(ドプラ波形の縦軸スケーリング)が変化してしまうためにドプラ波形の全体を更新するのが自然であるとも言える。   Conventionally, once the sample gate is set, it is fixed on the beam scanning plane, and when the sample gate is reset by the user, the Doppler waveform is reset. This is because when the sample gate is changed, the beam forming conditions and received signal processing conditions up to that point cannot be maintained. In other words, when the sample gate is changed, the velocity range (vertical axis scaling of the Doppler waveform) usually changes as a result of changes in the crossing angle of the blood flow direction and the ultrasound beam. It can be said that it is natural to update.

これに対して、上記構成は、対象組織の運動に合わせて積極的にサンプルゲートの空間的位置を変化させるものであり、しかも、そのような空間的位置の変化によってもドプラ波形をリセットさせずにドプラ波形の形成を継続させてそれを成長表示させるものである。よって、その意味において上記構成は従来の方式とはまったく逆の方式を採用したもの、あるいは、従来においては得られない時間的継続性をもった情報を取得できるもの、と言いうる。なお、上記構成では、ドプラ波形における各時刻でのスケーリングが異なってしまう問題に関して説明すると、対象組織の移動量が過大でない限り、ビーム角度の変更に伴うスケーリング変化はほとんど無視できる程度であると見込まれる。もし移動量が過大となるならエラーとして対処することも可能である。ビーム角度の変更量は装置上既知であるから必要であれば波形サイズの補正(縦軸補正)を行うことも可能である。更に、移動量(特にビーム走査方向の移動量成分)をドプラ波形と共にグラフとして表示してもよい。そのような構成によれば、そのグラフを参照して流速誤差の有無又は程度を認識しつつドプラ波形を観測できるという利点が得られる。   On the other hand, the above configuration actively changes the spatial position of the sample gate in accordance with the movement of the target tissue, and does not reset the Doppler waveform due to such a change in the spatial position. The Doppler waveform is continuously formed and displayed as a growth display. Therefore, in that sense, it can be said that the above configuration employs a system that is completely opposite to the conventional system, or can acquire information with temporal continuity that cannot be obtained in the past. In the above configuration, the problem that the scaling at each time in the Doppler waveform is different will be described. Unless the movement amount of the target tissue is excessive, the change in scaling due to the change in the beam angle is expected to be negligible. It is. If the movement amount becomes excessive, it can be dealt with as an error. Since the change amount of the beam angle is known in the apparatus, the waveform size can be corrected (vertical axis correction) if necessary. Further, the movement amount (particularly, the movement amount component in the beam scanning direction) may be displayed as a graph together with the Doppler waveform. According to such a configuration, it is possible to obtain an advantage that the Doppler waveform can be observed while recognizing the presence or degree of the flow velocity error with reference to the graph.

上記構成は特に胎児の心臓の診断において有用なものである。すなわち、胎児の心臓における例えば左室は非常に小さく、そこに対してサンプルゲートを的確に設定するのは容易ではない。しかも、その後において胎児自体が運動してしまったり、母体が呼吸等を原因として動いてしまったりすると、プローブと左室の位置関係が変化してしまい、つまりサンプルゲートが左室から外れてしまうことになる。これはサンプルゲートの再設定を強いるものであり、そのようなケースが多発すると、医師や検査技師の負担は非常に大きくなる。更に、複数のサンプルゲートを設定して複数の対象部位についてドプラ計測を行う場合、第1対象部位へ第1サンプルゲートを設定した後、第2対象部位へ第2サンプルゲートを設定している過程で、第1サンプルゲートが第1対象部位から外れてしまうことも多く発生しており、そのような場合における医師又は検査技師のストレスは非常に大きなものとなっている。このような問題に対して、上記構成によれば、いったん対象部位に対してサンプルゲートを設定すると、ロックオン状態が形成されるので、その後に対象部位が運動してもサンプルゲートが追従運動するから、対象部位からのサンプルゲートの外れという問題は生じなくなる。また、上記構成を拡張させて複数の対象部位に対してそれぞれ独立してサンプルゲートの追従制御が行われるようにすれば、複数の対象部位に対して順番にサンプルゲートを設定しても、それまでに設定されたサンプルゲートが対象部位から外れてしまう事態は生じないから、その作業性を極めて良好にすることができる。なお、上記追従制御は基本的にパルスドプラ法に適用されるものであるが、連続波ドプラ法に適用されてもよい。但し、その場合、断層画像は間欠的に形成され、サンプルゲートは送信ビームと送信ビームのクロス部位として観念される。   The above configuration is particularly useful in diagnosis of the fetal heart. That is, for example, the left ventricle in the fetal heart is very small, and it is not easy to set the sample gate accurately there. In addition, if the fetus itself subsequently moves or the mother moves due to breathing, etc., the positional relationship between the probe and the left ventricle changes, that is, the sample gate moves away from the left ventricle. become. This forces the resetting of the sample gate, and if such cases occur frequently, the burden on the doctor or laboratory technician becomes very large. Further, when Doppler measurement is performed for a plurality of target parts by setting a plurality of sample gates, a process of setting the second sample gate to the second target part after setting the first sample gate to the first target part Therefore, the first sample gate often deviates from the first target region, and the stress of the doctor or the laboratory technician in such a case is very large. With respect to such a problem, according to the above configuration, once the sample gate is set for the target portion, a lock-on state is formed, so that even if the target portion subsequently moves, the sample gate follows and moves. Therefore, the problem of detachment of the sample gate from the target site does not occur. In addition, if the above configuration is expanded so that sample gate tracking control is performed independently for a plurality of target parts, even if sample gates are set in order for a plurality of target parts, Since there is no situation where the sample gate set up to this point is detached from the target region, the workability can be made extremely good. The follow-up control is basically applied to the pulse Doppler method, but may be applied to the continuous wave Doppler method. However, in that case, the tomographic image is formed intermittently, and the sample gate is considered as a cross part of the transmission beam and the transmission beam.

望ましくは、前記移動情報演算手段は、前記移動情報として、ビーム走査方向の移動成分と、ビームに沿った深さ方向の移動成分と、を演算し、前記制御手段は、前記ビーム走査方向の移動成分に基づいて前記ドプラ観測用超音波ビームのビームアドレスを変更する送受信制御手段と、前記受信信号に対して前記サンプルゲートに対応するゲートとしてドプラ成分抽出用のレンジゲートを設定する手段であって、前記深さ方向の移動成分に基づいて時間軸上における前記レンジゲートの位置を変更するレンジゲート制御手段と、を含む。この構成によれば、ビーム走査方向の移動成分に基づいてドプラ観測用超音波ビームの方位が適応的に設定され、深さ方向の移動成分に基づいて受信信号に対して設定されるレンジゲートの時間軸上の位置が適応的に設定される。すなわち、ビーム方向及びサンプル深さの両方が対象部位の動きに伴って適応的に変更されることになる。レンジゲートの時間幅を更に動的に変化させてもよい。その場合、例えばフレーム間における平行移動量のみならず回転移動量も演算し、回転移動量に応じてレンジゲートの時間幅を変化させてもよい。   Preferably, the movement information calculation means calculates a movement component in the beam scanning direction and a movement component in the depth direction along the beam as the movement information, and the control means moves in the beam scanning direction. A transmission / reception control means for changing a beam address of the Doppler observation ultrasonic beam based on a component; and a means for setting a Doppler component extraction range gate as a gate corresponding to the sample gate for the received signal. And range gate control means for changing the position of the range gate on the time axis based on the moving component in the depth direction. According to this configuration, the direction of the ultrasonic beam for Doppler observation is adaptively set based on the moving component in the beam scanning direction, and the range gate set for the received signal based on the moving component in the depth direction. The position on the time axis is set adaptively. That is, both the beam direction and the sample depth are adaptively changed with the movement of the target portion. The time width of the range gate may be further dynamically changed. In that case, for example, not only the parallel movement amount between frames but also the rotational movement amount may be calculated, and the time width of the range gate may be changed according to the rotational movement amount.

望ましくは、前記対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られたフレーム列に基づいて動画像としての断層画像を形成する画像形成手段と、前記断層画像上にドプラ観測用超音波ビーム方位を表す方位マーカー及び前記サンプルゲートを表すゲートマーカーを合成表示する手段であって、前記移動情報に基づいて、前記断層画像に対する前記方位マーカー及び前記ゲートマーカーの相対的な表示位置を動的に変更する表示処理手段と、を含む。この構成によれば、断層画像上においてサンプルゲートの位置を運動する対象部位との関係で視覚的に確認できる。断層画像上において対象組織の運動に合わせて方位マーカー及びゲートマーカーが運動するように構成してもよい。複数のサンプルゲートが設定される場合にはそのような構成を採用するのが望ましい。なお、方位マーカー及びゲートマーカーが表示画面上において固定表示されるように、つまり対象組織が固定表示されるように、断層画像側を動かすことも可能である。その場合、通常、断層画像内において表示対象となる切り出しエリアが動的に変更される。   Preferably, image forming means for forming a tomographic image as a moving image based on a frame sequence obtained by performing beam scanning on the target tissue, and an ultrasonic beam azimuth for Doppler observation on the tomographic image. A means for combining and displaying a direction marker to be displayed and a gate marker representing the sample gate, and dynamically changing a relative display position of the direction marker and the gate marker with respect to the tomographic image based on the movement information. Display processing means. According to this configuration, it is possible to visually confirm the position of the sample gate on the tomographic image in relation to the target portion that moves. The orientation marker and the gate marker may be configured to move in accordance with the movement of the target tissue on the tomographic image. It is desirable to adopt such a configuration when a plurality of sample gates are set. It is also possible to move the tomographic image side so that the orientation marker and the gate marker are fixedly displayed on the display screen, that is, the target tissue is fixedly displayed. In that case, usually, the cut-out area to be displayed in the tomographic image is dynamically changed.

望ましくは、前記移動情報演算手段は、前記対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られた基準フレームにおけるサンプルゲート含有エリア内のデータをテンプレートとして登録しておく登録手段と、前記対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られた前記基準フレーム以降の各対象フレームデータに対して前記テンプレートを用いたマッチング処理を適用することによりフレームデータ単位で前記移動情報を演算するマッチング処理手段と、を含み、前記テンプレートは複数のサブテンプレートに区画され、前記マッチング処理手段は、前記各対象フレームデータに対して設定位置を変更しながら参照エリアを順次設定する手段と、前記設定位置ごとに前記複数のサブテンプレートと前記参照エリア内の複数のサブエリアデータとの間におけるサブペア群の中から複数の有効サブペアを判定する手段と、前記設定位置ごとに前記複数の有効サブペアに基づいて相関値を演算する手段と、前記複数の設定位置に対応する複数の相関値に基づき最適合設定位置を求めることにより前記移動情報を演算する手段と、を含む。この構成によれば、フレーム間パターンマッチング処理において、テンプレート全体を比較対象とするのではなく
、例えば類似度が非常に低い部分を除外して残りの領域を有効領域とし、当該有効領域について相関値(類似度)を演算できる。これにより、例えば時相によって形態が変化する心臓壁境界等の影響を軽減できる。なお、血流部を超えて実組織が含まれるようにテンプレートを設定するのが望ましい。血流部同士でパターンマッチングを行っても有効な相関値を得られない場合が多いからである。
Preferably, the movement information calculation means includes a registration means for registering data in a sample gate-containing area in a reference frame obtained by performing beam scanning on the target tissue as a template, and the target tissue. Matching processing means for calculating the movement information in units of frame data by applying a matching process using the template to each target frame data after the reference frame obtained by performing beam scanning on the frame; The template is divided into a plurality of sub-templates, and the matching processing means sequentially sets a reference area while changing a setting position for each of the target frame data, and the plurality for each setting position. Sub-templates and multiple sub-areas within the reference area Means for determining a plurality of effective sub-pairs from a sub-pair group with the data, means for calculating a correlation value based on the plurality of effective sub-pairs for each set position, and corresponding to the plurality of set positions Means for calculating the movement information by obtaining an optimal combination setting position based on a plurality of correlation values. According to this configuration, in the inter-frame pattern matching process, the entire template is not subjected to comparison. (Similarity) can be calculated. Thereby, the influence of the heart wall boundary etc. from which a form changes with time phases can be reduced, for example. It is desirable to set the template so that the real tissue is included beyond the blood flow part. This is because even if pattern matching is performed between blood flow portions, an effective correlation value cannot often be obtained.

本発明は、対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られたデータに基づいて前記対象組織内の第1観測部位及び第2観測部位について第1移動情報及び第2移動情報を演算する移動情報演算手段と、前記第1移動情報に基づいてビーム走査領域内における第1サンプルゲートの空間的位置を動的に変更することにより前記第1観測部位の運動に伴って前記第1サンプルゲートを追従運動させる第1追従制御を実行し、前記第2移動情報に基づいて前記ビーム走査領域内における第2サンプルゲートの空間的位置を動的に変更することにより前記第2観測部位の運動に伴って前記第2サンプルゲートを追従運動させる第2追従制御を実行する制御手段と、前記第1サンプルゲートの空間的位置に従って第1ドプラ観測用超音波ビームを形成すると共に第1受信信号を処理することにより抽出されたドプラ成分に基づいて第1ドプラ波形を生成し、前記第2サンプルゲートの空間的位置に従って第2ドプラ観測用超音波ビームを形成すると共に第2受信信号を処理することにより抽出されたドプラ成分に基づいて第2ドプラ波形を生成するドプラ波形生成手段と、を含むことを特徴とする。   The present invention provides a movement for calculating first movement information and second movement information for a first observation site and a second observation site in the target tissue based on data obtained by performing beam scanning on the target tissue. The first sample gate is moved along with the movement of the first observation site by dynamically changing the spatial position of the first sample gate in the beam scanning region based on the information movement means and the first movement information. In accordance with the movement of the second observation region, the first follow-up control for following movement is executed, and the spatial position of the second sample gate in the beam scanning region is dynamically changed based on the second movement information. Control means for performing a second follow-up control for making the second sample gate follow-up, and a first Doppler observation ultrasonic beam according to a spatial position of the first sample gate. And generating a first Doppler waveform based on the Doppler component extracted by processing the first received signal and forming a second Doppler observation ultrasonic beam according to the spatial position of the second sample gate. And Doppler waveform generation means for generating a second Doppler waveform based on the Doppler component extracted by processing the second received signal.

上記構成において、第1追従制御と第2追従制御(及び第1ドプラ波形処理と第2ドプラ波形処理)は独立したプロセスとして構成される。つまり、第1サンプルゲートの設定完了後、直ちに第1追従制御の実行が開始され、その後の第2サンプルゲートの設定作業に影響を受けずに、第1追従制御が継続される。その逆も同様である。そのような構成によれば、複数の対象部位に対して順番にサンプルゲートを設定していく場合に、過去に設定したサンプルゲートが対象部位から外れてしまうことを未然に回避できる。よって、作業性を極めて良好にすることができる。   In the above configuration, the first tracking control and the second tracking control (and the first Doppler waveform processing and the second Doppler waveform processing) are configured as independent processes. That is, immediately after the setting of the first sample gate is completed, the execution of the first follow-up control is started, and the first follow-up control is continued without being affected by the subsequent setting work of the second sample gate. The reverse is also true. According to such a configuration, when the sample gates are sequentially set for a plurality of target parts, it is possible to avoid the sample gate set in the past from being removed from the target part. Therefore, workability can be made extremely good.

望ましくは、前記制御手段は、前記第1サンプルゲート及び前記第2サンプルゲートの内の一方の空間位置を変更するユーザー操作があった場合に、前記第1追従制御及び前記第2追従制御の内の一方を中断させ且つ前記第1追従制御及び前記第2追従制御の内の他方を継続させる。この構成によれば、複数のサンプルゲートの内で1つのサンプルゲートについてマニュアル再設定が必要になった場合であっても、それ以外のサンプルゲートの設定状態を維持できるから、煩雑な作業をくり返さないで済む。   Preferably, the control means includes the first follow-up control and the second follow-up control when there is a user operation to change a spatial position of one of the first sample gate and the second sample gate. Is interrupted and the other of the first follow-up control and the second follow-up control is continued. According to this configuration, even when manual resetting is required for one sample gate among a plurality of sample gates, the setting state of other sample gates can be maintained. Don't return.

本発明によれば、プローブと対象部位との位置関係が変化してもサンプルゲートを再設定する必要がなくなる。あるいは、サンプルゲートの設定時における作業性を向上できる。あるいは、ロックオン型サンプルゲートあるいは運動対応型ドプラ波形表示を実現できる。   According to the present invention, it is not necessary to reset the sample gate even if the positional relationship between the probe and the target region changes. Alternatively, workability when setting the sample gate can be improved. Alternatively, a lock-on type sample gate or a motion-compatible Doppler waveform display can be realized.

本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 組織運動前の2つのサンプルゲートの設定状態を示す図である。It is a figure which shows the setting state of two sample gates before a tissue movement. 組織運動後の2つのサンプルゲートの設定状態を示す図である。It is a figure which shows the setting state of two sample gates after tissue movement. 2つのサンプルゲートの追従制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating tracking control of two sample gates. テンプレートを利用したパターンマッチング処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pattern matching process using a template. サンプルゲートの追従制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating tracking control of a sample gate. サブテンプレート法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating a subtemplate method. サブテンプレート法を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the subtemplate method. ドプラ波形と共に表示される移動量グラフを示す図である。It is a figure which shows the movement amount graph displayed with a Doppler waveform. リセット後におけるドプラ波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the Doppler waveform after reset. Bモード用ビームの形成とDモード用ビームの形成とからなる送受信シーケンスを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transmission / reception sequence which consists of formation of the beam for B modes, and the formation of the beam for D modes.

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療機関に設置されるものであり、特に産科において胎児の超音波診断を行うものである。もちろん、他の組織に対して超音波診断が行われてもよい。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof. This ultrasonic diagnostic apparatus is installed in a medical institution, and performs ultrasonic diagnosis of a fetus particularly in obstetrics. Of course, ultrasonic diagnosis may be performed on other tissues.

プローブ10は、体表面上に当接して用いられるものであり、本実施形態においては、母体における腹部表面上にプローブ10が当接される。プローブ10は複数の振動素子からなる1Dアレイ振動子を備えている。そのアレイ振動子により超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子的に走査される。電子走査方式としては、電子セクタ走査、電子リニア走査等が知られている。超音波ビームの電子走査により走査面が形成され、その走査面に対応するフレームデータに基づいてBモード画像すなわち断層画像が形成される。Dモード(パルスドプラモード)が選択されている場合、設定されたドプラビーム方位に対して繰り返しドプラ観測用超音波ビームが形成されることになる。本実施形態においては、後に説明するようにBモードとDモードとが同時に実行されている。そのための送受信シーケンスについては後に図11を用いて説明する。プローブ10に対して三次元エコーデータ取込空間を形成する2Dアレイ振動子を設けるようにしてもよい。   The probe 10 is used in contact with the body surface. In the present embodiment, the probe 10 is contacted with the abdominal surface of the mother body. The probe 10 includes a 1D array transducer including a plurality of vibration elements. An ultrasonic beam is formed by the array transducer, and the ultrasonic beam is electronically scanned. As electronic scanning methods, electronic sector scanning, electronic linear scanning, and the like are known. A scanning surface is formed by electronic scanning of the ultrasonic beam, and a B-mode image, that is, a tomographic image, is formed based on frame data corresponding to the scanning surface. When the D mode (pulse Doppler mode) is selected, the Doppler observation ultrasonic beam is repeatedly formed with respect to the set Doppler beam azimuth. In this embodiment, as will be described later, the B mode and the D mode are executed simultaneously. A transmission / reception sequence for that purpose will be described later with reference to FIG. A 2D array transducer that forms a three-dimensional echo data capturing space may be provided for the probe 10.

送信部12は送信ビームフォーマーであり、送信時において、送信部12から複数の送信信号がアレイ振動子に対して供給され、これにより送信ビームが形成される。生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波され、これによりアレイ振動子から受信部14へ複数の受信信号が送られる。受信部14は受信ビームフォーマーであり、複数の受信信号に対する整相加算処理により整相加算後の受信信号すなわちビームデータを生成し、それを出力する。   The transmission unit 12 is a transmission beam former, and at the time of transmission, a plurality of transmission signals are supplied from the transmission unit 12 to the array transducer, thereby forming a transmission beam. The reflected wave from the living body is received by the array transducer, and a plurality of reception signals are sent from the array transducer to the receiving unit 14. The reception unit 14 is a reception beam former, and generates a reception signal after phasing addition, that is, beam data, by phasing addition processing for a plurality of reception signals, and outputs it.

制御部16に設けられた送受信制御部18は、ユーザーにより指定された動作モードに従って送受信制御を行うものであり、具体的には、送信部12及び受信部14の動作を制御している。B/Dモードが選択された場合、所定の送受信シーケンスが実行され、具体的には、Bモードに対して、超音波ビームが電子的に繰り返し走査されるように送受信制御を行っており、また、Dモードに対して、ドプラ観測方位に対して繰り返し超音波ビームが形成されるように送受信制御を行っている。なお、Bモード用超音波ビームとDモード用超音波ビームは通常異なるものであるが、それらを同じビームで構成するようにしてもよい。Dモードの実現にあたっては、断層画像上において対象部位(例えば胎児の心臓における左室)に対してサンプルゲートが設定され、そのサンプルゲート内からドプラ情報が得られるように、ドプラ観測用超音波ビームの方位が設定され、またそれにより得られる受信信号に対するレンジゲートの時間軸上の位置が設定される。それらの技術は公知である。本実施形態においては、後に説明するように複数のサンプルゲートが同じビーム走査面上に同時に設定される。   The transmission / reception control unit 18 provided in the control unit 16 performs transmission / reception control in accordance with an operation mode designated by the user, and specifically controls the operations of the transmission unit 12 and the reception unit 14. When the B / D mode is selected, a predetermined transmission / reception sequence is executed. Specifically, transmission / reception control is performed so that the ultrasonic beam is repeatedly scanned electronically with respect to the B mode. In the D mode, transmission / reception control is performed so that an ultrasonic beam is repeatedly formed in the Doppler observation direction. Although the B-mode ultrasonic beam and the D-mode ultrasonic beam are usually different, they may be configured by the same beam. In realizing the D mode, a sample gate is set for a target region (for example, the left ventricle in the fetal heart) on the tomographic image, and the Doppler observation ultrasonic beam is obtained so that Doppler information can be obtained from the sample gate. And the position of the range gate on the time axis with respect to the received signal obtained thereby is set. These techniques are known. In the present embodiment, as will be described later, a plurality of sample gates are simultaneously set on the same beam scanning plane.

ドプラ信号処理部20は、例えば、直交検波回路、レンジゲート回路、サンプルホールド回路、FFT演算器等により構成され、サンプルゲート内のドプラ成分を抽出する処理を実行する。抽出された信号成分はドプラ波形形成部22に送られる。ドプラ波形形成部22は、FFT演算器とその出力信号に基づいてドプラ波形を生成する画像処理部とからなるものである。ドプラ波形を表す情報は表示処理部24へ送られている。本実施形態において、ドプラ信号処理部20は、2つのサンプルゲートに対応する信号処理を実行しており、またドプラ波形形成部22は、2つのサンプルゲートに対応する2つのドプラ波形を生成する機能を備えている。例えば、胎児における2つの血流部、例えば動脈系血管部分と静脈系血管部分とに対してそれぞれサンプルゲートを設定することが可能である。   The Doppler signal processing unit 20 includes, for example, a quadrature detection circuit, a range gate circuit, a sample hold circuit, an FFT calculator, and the like, and executes a process of extracting a Doppler component in the sample gate. The extracted signal component is sent to the Doppler waveform forming unit 22. The Doppler waveform forming unit 22 includes an FFT calculator and an image processing unit that generates a Doppler waveform based on an output signal thereof. Information representing the Doppler waveform is sent to the display processing unit 24. In the present embodiment, the Doppler signal processing unit 20 executes signal processing corresponding to two sample gates, and the Doppler waveform forming unit 22 has a function of generating two Doppler waveforms corresponding to two sample gates. It has. For example, it is possible to set a sample gate for each of two blood flow parts in the fetus, for example, an arterial vascular part and a venous vascular part.

輝度信号処理部26は、Bモード画像を形成するための信号処理、すなわちビームデータの処理を実行するモジュールであり、輝度信号処理部26は、検波器、対数圧縮器、ゲイン調整器等により構成されている。断層画像形成部28は、信号処理後のビームデータに基づいて断層画像としてのBモード画像を形成するモジュールである。断層画像形成部28は本実施形態においてデジタルスキャンコンバータにより構成されている。形成された断層画像のデータは表示処理部24に送られている。   The luminance signal processing unit 26 is a module that executes signal processing for forming a B-mode image, that is, processing of beam data. The luminance signal processing unit 26 includes a detector, a logarithmic compressor, a gain adjuster, and the like. Has been. The tomographic image forming unit 28 is a module that forms a B-mode image as a tomographic image based on the beam data after signal processing. The tomographic image forming unit 28 is constituted by a digital scan converter in this embodiment. The formed tomographic image data is sent to the display processing unit 24.

表示処理部24は、画像合成機能、カラーコーディング機能等を備えている。本実施形態において、表示処理部24は、1つの断層画像と2つのドプラ波形とを合成して表示画像を構成し、その画像データを表示部30に送っている。なお、制御部16は図示されていないグラフィックプレーン作成部を備え、作成されたグラフィックプレーンを表わす画像データが表示処理部24へ送られている。グラフィックプレーン内には後に説明するようにドプラ方位を示すマーカー、サンプルゲートを表すカーソル、ドプラ波形を構成するベースライン等が含まれる。後に説明するように画面上に位置情報をグラフとして表示する場合には、そのようなグラフもグラフィック画像の一部を構成する。   The display processing unit 24 has an image composition function, a color coding function, and the like. In the present embodiment, the display processing unit 24 composes a display image by combining one tomographic image and two Doppler waveforms, and sends the image data to the display unit 30. The control unit 16 includes a graphic plane creation unit (not shown), and image data representing the created graphic plane is sent to the display processing unit 24. As will be described later, the graphic plane includes a marker indicating a Doppler direction, a cursor indicating a sample gate, a baseline constituting a Doppler waveform, and the like. When the position information is displayed as a graph on the screen as will be described later, such a graph also constitutes a part of the graphic image.

次に移動ベクトル演算モジュール32について説明する。輝度信号処理部26から出力されたビームデータが移動ベクトル演算モジュール32に送られている。すなわちスキャンコンバート前の極座標系に従ったビームデータが移動ベクトル演算モジュール32に与えられている。移動ベクトル演算モジュール32は、例えばソフトウェアの機能として実現され、あるいはハードウェアとして構成されるものである。それはフレーム間パターンマッチング処理により、各サンプルゲート毎に対象部位の二次元移動ベクトルを演算するものである。本実施形態においては、パターンマッチング処理としてサブテンプレート法が利用されている。それについては後に図7及び図8を用いて説明する。   Next, the movement vector calculation module 32 will be described. The beam data output from the luminance signal processing unit 26 is sent to the movement vector calculation module 32. That is, the beam data according to the polar coordinate system before the scan conversion is given to the movement vector calculation module 32. The movement vector calculation module 32 is realized, for example, as a software function or configured as hardware. It calculates the two-dimensional movement vector of the target part for each sample gate by inter-frame pattern matching processing. In the present embodiment, the sub-template method is used as the pattern matching process. This will be described later with reference to FIGS.

移動ベクトル演算モジュール32について具体的に説明すると、フレームメモリ34には2つのサンプルゲートに対応した2つのテンプレートが格納され、より詳しくは本実施形態において2つのテンプレートを含む1又は複数の基準フレームがフレームメモリ34に格納されている。基準フレームはサンプルゲートが設定された時点のフレームデータである。通常、第1サンプルゲートの設定時と第2サンプルゲートの設定時は相違しているため、2つの基準フレームが定義され、それらのフレームデータがフレームメモリ34に格納されることになる。ただし、利用されるデータ部分はテンプレートだけであるので、2つのテンプレートの部分だけがフレームメモリ34に格納されてもよい。フレームメモリ36には、基準フレームよりも後の後続フレームについてのフレームデータが順次格納される。すなわち、フレームメモリ34とフレームメモリ36はフレーム間においてパターンマッチングを行うための記憶部を構成している。フレームメモリ34は最初にテンプレートを登録するためのメモリであり、フレームメモリ36は現フレームを順次格納するためのメモリである。本実施形態においては、基準フレームと現フレームとの間においてパターンマッチング処理が実行されているが、隣接するフレーム間においてパターンマッチング処理が実行されてもよい。   Specifically, the motion vector calculation module 32 stores two templates corresponding to two sample gates in the frame memory 34. More specifically, in the present embodiment, one or a plurality of reference frames including two templates are stored. It is stored in the frame memory 34. The reference frame is frame data at the time when the sample gate is set. Usually, when the first sample gate is set and when the second sample gate is set, two reference frames are defined, and their frame data is stored in the frame memory 34. However, since only the template is used as the data portion, only two template portions may be stored in the frame memory 34. The frame memory 36 sequentially stores frame data for subsequent frames after the reference frame. That is, the frame memory 34 and the frame memory 36 constitute a storage unit for performing pattern matching between frames. The frame memory 34 is a memory for registering a template first, and the frame memory 36 is a memory for sequentially storing current frames. In the present embodiment, the pattern matching process is executed between the reference frame and the current frame, but the pattern matching process may be executed between adjacent frames.

第1マッチング処理部38は、第1テンプレートを用いて現フレームとの間でのパターンマッチング処理を実行するものである。第1マッチング処理部38は第1移動ベクトル演算器40を有している。第1移動ベクトル演算器40は、後に説明するように、パターンマッチング処理の結果としてテンプレートに最も適合する参照エリアの位置が特定された場合に、その位置から二次元移動ベクトルを演算するモジュールである。本実施形態においては、二次元移動ベクトルとして、方位方向すなわちビーム走査方向の移動量と、ビーム方向すなわち深さ方向の移動量と、が別々に演算されており、それらの情報が第1位置調整部46へ送られている。   The first matching processing unit 38 performs pattern matching processing with the current frame using the first template. The first matching processing unit 38 includes a first movement vector calculator 40. As will be described later, the first movement vector calculator 40 is a module that calculates a two-dimensional movement vector from a position of a reference area that best matches the template as a result of pattern matching processing. . In this embodiment, as the two-dimensional movement vector, the moving amount in the azimuth direction, that is, the beam scanning direction, and the moving amount in the beam direction, that is, the depth direction are separately calculated, and the information is the first position adjustment. Sent to section 46.

第2マッチング処理部42は、第2サンプルゲートについてフレーム間パターンマッチング処理を実行するものであり、具体的には、テンプレートと現フレーム上において設定される参照エリア内のデータとの間でマッチング処理を実行するものである。第2移動ベクトル演算器44は、テンプレートに対して最も相関値が高くなった参照エリアが存在する位置に基づいて上述同様に二次元移動ベクトルを求めるものであり、それを表す方位方向の移動量と深さ方向の移動量が第2位置調整部48へ出力されている。   The second matching processing unit 42 performs inter-frame pattern matching processing on the second sample gate. Specifically, the matching processing is performed between the template and data in the reference area set on the current frame. Is to execute. The second movement vector computing unit 44 obtains a two-dimensional movement vector in the same manner as described above based on the position where the reference area having the highest correlation value with respect to the template exists, and the amount of movement in the azimuth direction representing it. The movement amount in the depth direction is output to the second position adjustment unit 48.

第1位置調整部46は、第1移動ベクトル演算器40において演算された第1移動ベクトルに基づいて第1サンプルゲートの空間的位置を適応的に変更するものであり、これと同様に、第2位置調整部48は、第2サンプルゲートについて演算された二次元移動ベクトルに基づいて第2サンプルゲートの空間的位置を適応的に変更するものである。第1移動ベクトルは第1対象部位の移動量を示し、第2移動ベクトルは第2対象部位の移動量を示しているから、第1位置調整部46及び第2位置調整部48が機能する結果として、2つの対象部位に対して2つのサンプルゲートのロックイン状態が形成されることになる。すなわち、対象部位が移動したならばその上に設定されたサンプルゲートも一緒に追従して移動することになる。   The first position adjustment unit 46 adaptively changes the spatial position of the first sample gate based on the first movement vector calculated by the first movement vector calculator 40. The two-position adjusting unit 48 adaptively changes the spatial position of the second sample gate based on the two-dimensional movement vector calculated for the second sample gate. Since the first movement vector indicates the amount of movement of the first target region and the second movement vector indicates the amount of movement of the second target region, the first position adjustment unit 46 and the second position adjustment unit 48 function. As a result, two sample gate lock-in states are formed for two target parts. That is, if the target part moves, the sample gate set on the target part also follows and moves together.

送受信制御部18は、第1位置調整部46及び第2位置調整部48によって設定された2つのサンプルゲートの新たな空間的位置に基づいて、それらに対して2つのドプラ観測用超音波ビームが形成され、また2つのレンジゲートが設定されるように送信部12及び受信部14を制御しており、また、ドプラ信号処理部20を制御している。入力部50は操作パネルを表わしている。   Based on the new spatial positions of the two sample gates set by the first position adjustment unit 46 and the second position adjustment unit 48, the transmission / reception control unit 18 generates two Doppler observation ultrasonic beams. The transmitter 12 and the receiver 14 are controlled so that two range gates are formed, and the Doppler signal processor 20 is controlled. The input unit 50 represents an operation panel.

図2には、第1の表示例が示されている。図2においては、2つの対象部位が移動する前の状態が示されている。具体的には、符号52は断層画像を示しており、符号54は第1ドプラ波形を示しており、符号56は第2ドプラ波形を示している。断層画像52上においては第1血流部58及び第2血流部64が表れている。例えば第1血流部58は動脈系血管部位であり、第2血流部64は静脈系血管部位である。検査者により、画面上において第1ドプラビーム方位マーカー60の角度が操作され、第1血流部58を通過するように第1ドプラビーム方位マーカー60の角度が設定される。その上で、第1ドプラビーム方位マーカー60上における第1カーソル62の位置が検査者において定められ、具体的には第1血流部58の中央に位置するように第1カーソル62が定められる。なお、第1カーソル62を方位方向に移動させた場合に第1ドプラビーム方位マーカー60が連動して動くように構成してもよい。同様に、第2血流部68における特定の部位を通過するように第2ドプラビーム方位マーカー66が設定され、その上における特定の深さに第2カーソル68が設定される。第1カーソル62及び第2カーソル68はそれぞれサンプルゲートのビーム走査面上における空間的位置を表すものである。各カーソル62,68における深さ方向の長さはサンプルゲートの深さ方向の大きさを表している。   FIG. 2 shows a first display example. FIG. 2 shows a state before the two target parts move. Specifically, reference numeral 52 indicates a tomographic image, reference numeral 54 indicates a first Doppler waveform, and reference numeral 56 indicates a second Doppler waveform. On the tomographic image 52, the first blood flow part 58 and the second blood flow part 64 appear. For example, the first blood flow part 58 is an arterial blood vessel part, and the second blood flow part 64 is a venous blood vessel part. The angle of the first Doppler beam orientation marker 60 is manipulated on the screen by the examiner, and the angle of the first Doppler beam orientation marker 60 is set so as to pass through the first blood flow part 58. Then, the position of the first cursor 62 on the first Doppler beam direction marker 60 is determined by the examiner, and specifically, the first cursor 62 is determined so as to be positioned at the center of the first blood flow part 58. In addition, when the 1st cursor 62 is moved to an azimuth | direction direction, you may comprise so that the 1st Doppler beam azimuth | direction marker 60 may move interlockingly. Similarly, the second Doppler beam direction marker 66 is set so as to pass through a specific part in the second blood flow part 68, and the second cursor 68 is set at a specific depth thereon. Each of the first cursor 62 and the second cursor 68 represents a spatial position of the sample gate on the beam scanning plane. The length of each cursor 62, 68 in the depth direction represents the size of the sample gate in the depth direction.

第1カーソル62の位置が決定されると、第1サンプルゲートに対するパルスドプラ法が実行され、その結果として第1ドプラ波形54が生成される。ドプラ波形54の表示方式としてはいくつかの方式があり、本実施形態においては左端から右端へドプラ波形54が成長するようにその表示形態が定められている。もちろんスクロール方式が採用されてもよい。同様に、第2カーソル68の位置が決定されると、つまり第2サンプルゲートの空間的位置が決定されると、それに対するパルスドプラ法が実行されて、第2ドプラ波形56が上記同様に表示されることになる。   When the position of the first cursor 62 is determined, the pulse Doppler method for the first sample gate is executed, and as a result, the first Doppler waveform 54 is generated. There are several display methods for the Doppler waveform 54. In this embodiment, the display form is determined so that the Doppler waveform 54 grows from the left end to the right end. Of course, a scroll method may be adopted. Similarly, when the position of the second cursor 68 is determined, that is, when the spatial position of the second sample gate is determined, the pulse Doppler method is executed, and the second Doppler waveform 56 is displayed as described above. Will be.

従来の超音波診断装置においては、対象組織の移動によってもサンプルゲートは追従運動しなかったため、図3に示すような問題が生じ得る。すなわち、胎児の動きや母体の呼吸等を原因として、断層画像52上において、第1血流部58が符号58Aで示す位置に移動しており、同じく、第2血流部64が符号64Aで示す位置に移動している。そのような体動に対して、2つのサンプルゲートの空間的位置が固定されたままだと、それぞれのサンプルゲートが対象血流部から外れてしまうことになり、ドプラ波形54,56が不適切なものとなってしまう。   In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the sample gate does not follow the movement even when the target tissue moves, and thus a problem as shown in FIG. 3 may occur. That is, the first blood flow part 58 has moved to the position indicated by reference numeral 58A on the tomographic image 52 due to the movement of the fetus, the mother's breathing, and the like, and similarly, the second blood flow part 64 is indicated by reference numeral 64A. It has moved to the position shown. If the spatial positions of the two sample gates remain fixed with respect to such body movement, the respective sample gates will be disengaged from the target blood flow, and the Doppler waveforms 54 and 56 are inappropriate. It becomes a thing.

これに対し、本実施形態の装置によれば、2つのサンプルゲートのそれぞれについて対象部位の動きに応じた追従制御が実現されているため、図4に示すようにドプラ波形の適切な表示状態を維持することが可能である。すなわち、断層画像52上において、符号58Aで示すように第1血流部が運動した場合には、その移動量がフレーム間パターンマッチング処理により検出され、その移動量に基づいて第1サンプルゲートの空間的位置を変更することが可能である。具体的には、カーソル62Aが第1血流部58Aと共に運動し、第1血流部58Aとの関係で第1サンプルゲートの空間的位置が適切な状態に維持されている。その際において、ドプラ観測ビーム方位も変更されており、具体的にはそれを表すマーカー60Aの角度が自動的に変更されている。これと同様に、第2血流部が符号64Aで示すように移動した場合においても、その移動量がフレーム間パターンマッチング処理により検出され、その移動量に応じて第2サンプルゲートの空間的位置が再設定されている。その結果、カーソル68Aの方位方向及び深さ方向の位置が更新されており、それに伴いドプラ観測ビーム方位を表すマーカー66Aの角度も変更されている。これにより第2血流部に対して常に第2サンプルゲートを正しく設定することが可能である。以上のような第1サンプルゲート及び第2サンプルゲートのそれぞれについて追従制御を実現したことにより、符号54及び符号56で示すようにドプラ波形表示を継続して行うことが可能であり、作業性及び検査効率を高めることが可能である。ちなみに、対象部位の移動量が過大となった場合にはそれを判定してエラー処理を適用するようにすればよい。上記追従制御に当たっては断層画像52上において2つの対象組織の運動に個別的に追従してカーソル62A,68A及びマーカー60A,66Aの位置が動的に変更される。単一のサンプルゲートを設定する場合、カーソル及びマーカーが表示画面上において固定表示されるように、つまり対象組織の表示位置が固定されるように、断層画像の表示位置を動的に変化させてもよい。その場合、断層画像からの切り出し領域(対象組織を含む部分領域)の位置を動的に変化させることも可能である。   On the other hand, according to the apparatus of the present embodiment, the follow-up control according to the movement of the target part is realized for each of the two sample gates, so that an appropriate display state of the Doppler waveform is obtained as shown in FIG. It is possible to maintain. That is, when the first blood flow portion moves on the tomographic image 52 as indicated by reference numeral 58A, the movement amount is detected by the inter-frame pattern matching processing, and the first sample gate is detected based on the movement amount. It is possible to change the spatial position. Specifically, the cursor 62A moves together with the first blood flow part 58A, and the spatial position of the first sample gate is maintained in an appropriate state in relation to the first blood flow part 58A. At that time, the Doppler observation beam azimuth is also changed. Specifically, the angle of the marker 60A representing it is automatically changed. Similarly, even when the second blood flow part moves as indicated by reference numeral 64A, the movement amount is detected by the inter-frame pattern matching process, and the spatial position of the second sample gate is determined according to the movement amount. Has been reset. As a result, the position of the cursor 68A in the azimuth direction and the depth direction is updated, and the angle of the marker 66A indicating the Doppler observation beam azimuth is changed accordingly. Thereby, it is possible to always set the second sample gate correctly for the second blood flow portion. By realizing the follow-up control for each of the first sample gate and the second sample gate as described above, it is possible to continuously display the Doppler waveform display as indicated by reference numerals 54 and 56. Inspection efficiency can be increased. Incidentally, when the amount of movement of the target part becomes excessive, it is sufficient to determine that and apply error processing. In the follow-up control, the positions of the cursors 62A and 68A and the markers 60A and 66A are dynamically changed on the tomographic image 52 individually following the movements of the two target tissues. When setting a single sample gate, the tomographic image display position is dynamically changed so that the cursor and marker are fixedly displayed on the display screen, that is, the display position of the target tissue is fixed. Also good. In that case, it is also possible to dynamically change the position of the cutout region (partial region including the target tissue) from the tomographic image.

ちなみに、対象部位の運動に伴いドプラビーム方位が変更され、すなわちビーム角度が変化しても、図示のようにその変化量はそれほど多くないため、ドプラ波形上におけるスケーリング誤差は大きな問題とはならない。もっとも、変更された角度は既知であるため、その角度からドプラ波形における縦軸方向のスケーリングすなわちマッピングを変更することも可能である。また、後に説明するように移動量、特にビーム走査方向の移動成分をグラフ表示することにより、誤差の程度を確認しつつ、ドプラ波形を観察するように構成することも可能である。   Incidentally, even if the Doppler beam azimuth is changed as the target part moves, that is, even if the beam angle changes, the amount of change is not so large as shown in the figure, so the scaling error on the Doppler waveform is not a big problem. However, since the changed angle is known, the scaling in the vertical axis direction, that is, the mapping, in the Doppler waveform can be changed from the angle. Further, as will be described later, it is also possible to observe the Doppler waveform while confirming the degree of error by displaying the amount of movement, particularly the moving component in the beam scanning direction, in a graph.

本実施形態においては、2つのサンプルゲートが順番に設定されており、第1のサンプルゲートが先行して設定された場合、第2のサンプルゲートの設定完了を待つことなく、第1サンプルゲートについて直ちに追従制御が実行されている。したがって、第2サンプルゲートの設定中に胎児が動いた場合であっても第1サンプルゲートの設定状態を維持することが可能であり、サンプルゲート設定のやり直しといった問題は生じない。また、後に説明するように、診断途中において検査者によりいずれかのサンプルゲートの空間的位置がマニュアルで修正された場合においても、修正対象となっていないサンプルゲートについての設定状態は維持され、すなわちそれについての追従制御は継続的に実行されるため、全てのサンプルゲートを再設定しなければならない煩雑さも解消されている。   In the present embodiment, two sample gates are set in order, and when the first sample gate is set in advance, the first sample gate is not waited for completion of setting the second sample gate. Follow-up control is being executed immediately. Therefore, even when the fetus moves during the setting of the second sample gate, it is possible to maintain the setting state of the first sample gate, and the problem of re-setting the sample gate does not occur. Further, as will be described later, even when the spatial position of any sample gate is manually corrected by an inspector during diagnosis, the setting state of the sample gate that is not the correction target is maintained, that is, Since the follow-up control is continuously executed, the complexity of having to reset all the sample gates is also eliminated.

図5には、フレーム間パターンマッチング処理の概念が示されている。符号68は基準フレームを表している。通常、2枚の基準フレームが生じるが、図5においては便宜上1枚の基準フレーム68が示されている。一方符号77は現在のフレームを表している。比較対象となる現在フレームは時間軸の進行にしたがって順次切り替わることになる。   FIG. 5 shows the concept of the inter-frame pattern matching process. Reference numeral 68 represents a reference frame. Normally, two reference frames are generated, but one reference frame 68 is shown in FIG. 5 for convenience. On the other hand, reference numeral 77 represents the current frame. The current frame to be compared is sequentially switched according to the progress of the time axis.

基準フレーム68上には2つのサンプルゲート70,72が設定されており、サンプルゲート70を中心としてそれを含有するエリアとして第1テンプレート74が設定されており、またサンプルゲート74を中心としてそれを包含するエリアとして第2テンプレート76が設定されている。基準フレーム68における横方向はビーム方位を表しており、縦方向は深さ方向を表している。したがって、第1テンプレート72は、ビーム方向に並んだ複数本のビームデータの内で特定の深さ範囲にわたるデータにより構成され、このことは第2テンプレート76についても同様である。ちなみに、第1テンプレート72及び第2テンプレート74は直交座標系上にビーム方位と深さ方向を表した場合に矩形の形態で表現され、その一方、セクタ状の超音波画像上においては台形状の領域として観念される。   Two sample gates 70 and 72 are set on the reference frame 68. A first template 74 is set as an area containing the sample gate 70 as a center, and the sample gate 74 is set as a center. A second template 76 is set as an included area. The horizontal direction in the reference frame 68 represents the beam direction, and the vertical direction represents the depth direction. Therefore, the first template 72 is constituted by data over a specific depth range among a plurality of beam data arranged in the beam direction, and the same applies to the second template 76. Incidentally, the first template 72 and the second template 74 are expressed in a rectangular shape when the beam orientation and the depth direction are represented on the orthogonal coordinate system, while the trapezoidal shape is displayed on the sector-shaped ultrasonic image. It is considered as an area.

第1テンプレート72を利用したパターンマッチング処理について説明すると、現フレーム77上における第1テンプレート72と同じ位置に対応エリア72Aを観念することができ、その中心から所定の大きさをもって広がる領域として探索エリア78が定義される。その探索エリア78内において例えばラスタースキャンのように設定位置を変化させながら参照エリア80が順次設定される。そして各位置における参照エリア内のエリアデータと第1テンプレート72との間で相関演算等のマッチング処理が実行され、類似度を表す相関値が求められる。したがって、複数の設定位置に対応する複数の相関値が得られることになる。その中から最良の相関値が特定される。対応エリア72Aの中心位置から、最良の相関値が得られた参照エリア80の中心までの移動量として、二次元移動ベクトル82が定義される。実際には、二次元移動ベクトル82は、方位方向における移動成分と深さ方向における移動成分とから構成されるものである。上記同様に、第2テンプレートすなわち第2サンプルゲートについても現フレーム77上において対応エリア76Aが定められ、その中心から一定の広がりをもった領域として探索エリア84が設定され、その範囲内における各位置に参照エリア86が設定され、各位置毎に第2テンプレート76と参照エリア86内のデータとの間で相関値演算が実行され、複数の設定位置に対応する複数の相関値が求められる。そして、その中から最良の相関値が特定される。対応エリア76Aの中心から最良の相関値を生じさせた参照エリア中心位置までを結ぶベクトルとして二次元移動ベクトル88が求められる。   The pattern matching process using the first template 72 will be described. The corresponding area 72A can be conceived at the same position as the first template 72 on the current frame 77, and the search area is a region extending from the center with a predetermined size. 78 is defined. In the search area 78, for example, the reference area 80 is sequentially set while changing the setting position like a raster scan. Then, a matching process such as a correlation calculation is performed between the area data in the reference area at each position and the first template 72, and a correlation value representing the degree of similarity is obtained. Therefore, a plurality of correlation values corresponding to a plurality of setting positions are obtained. Among them, the best correlation value is specified. A two-dimensional movement vector 82 is defined as a movement amount from the center position of the corresponding area 72A to the center of the reference area 80 where the best correlation value is obtained. Actually, the two-dimensional movement vector 82 is composed of a movement component in the azimuth direction and a movement component in the depth direction. Similarly to the above, for the second template, that is, the second sample gate, the corresponding area 76A is defined on the current frame 77, the search area 84 is set as an area having a certain spread from the center, and each position within the range is set. A reference area 86 is set, and a correlation value calculation is executed between the second template 76 and the data in the reference area 86 for each position, and a plurality of correlation values corresponding to a plurality of setting positions are obtained. Then, the best correlation value is identified from among them. A two-dimensional movement vector 88 is obtained as a vector connecting the center of the corresponding area 76A to the reference area center position where the best correlation value is generated.

探索エリア78,84のサイズについては、諸条件に応じて可変することが可能である。またパターンマッチング処理に先だってそれぞれのフレームに対して前処理を施すようにしてもよい。心臓に対してサンプルゲートを設定し、その追従制御のためにパターンマッチング処理を行う場合、拍動する心臓壁境界の影響等を受けてパターンマッチング処理を適正に行えない可能性がある。そこで、本実施形態においては後に説明するサブテンプレート法を採用している。   The sizes of the search areas 78 and 84 can be changed according to various conditions. In addition, each frame may be preprocessed prior to the pattern matching process. When a sample gate is set for the heart and pattern matching processing is performed for follow-up control, the pattern matching processing may not be performed properly due to the influence of the beating heart wall boundary. Therefore, in this embodiment, a sub-template method described later is adopted.

図6には、図1に示した超音波診断装置における追従制御を表すフローチャートが示されている。このフローチャートはサンプルゲート毎に実行されるものであり、それぞれの処理は本実施形態において独立している。S10においては、Bモード画像上において対象部位上にカーソルが初期設定される。すなわちサンプルゲートが初期設定される。この場合において、サンプルゲートは方位θ、深さd及び深さ方向の幅wで特定されることになる。S12においては、サンプルゲートの中心から一定の広がりをもった領域としてテンプレートが定められ、それがメモリ上に登録される。テンプレートのサイズを可変設定できるように構成してもよい。またテンプレートとして一次元のテンプレート等を採用することも可能である。S14においては、上述した初期設定に基づいてDモード処理を行うための条件が設定される。具体的には送受信条件及び受信信号処理条件が定められる。送受信条件としてはドプラ観測用ビーム方位θが定められ、ビーム上における診断深度BDが定められ、また受信信号処理条件として受信信号に対して設定するレンジゲートの位置RGが設定される。診断深度BDはBモードの診断深度と同じであってもよいが、サンプルゲートより深い部位についてドプラ計測を行う必要はないので、サンプルゲートの奥側の端までを診断深度として定めるようにしてもよい。具体的には、サンプルゲートの深さに応じてパルス繰り返し周波数(PRF)を可変設定するように構成するのが望ましい。   FIG. 6 shows a flowchart representing the follow-up control in the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. This flowchart is executed for each sample gate, and each process is independent in this embodiment. In S10, the cursor is initially set on the target part on the B-mode image. That is, the sample gate is initialized. In this case, the sample gate is specified by the azimuth θ, the depth d, and the width w in the depth direction. In S12, a template is defined as an area having a certain spread from the center of the sample gate, and is registered in the memory. You may comprise so that the size of a template can be variably set. It is also possible to adopt a one-dimensional template or the like as a template. In S14, conditions for performing the D-mode process are set based on the above-described initial setting. Specifically, transmission / reception conditions and reception signal processing conditions are determined. The Doppler observation beam azimuth θ is determined as the transmission / reception condition, the diagnostic depth BD on the beam is determined, and the position RG of the range gate set for the reception signal is set as the reception signal processing condition. The diagnostic depth BD may be the same as the diagnostic depth in the B mode, but since it is not necessary to perform Doppler measurement for a portion deeper than the sample gate, the depth up to the end of the sample gate may be determined as the diagnostic depth. Good. Specifically, it is desirable that the pulse repetition frequency (PRF) is variably set according to the depth of the sample gate.

S16においては検査者によりカーソルがマニュアルで移動されたか否かが判断されている。そのような移動が判定された場合にはS12からの工程が再度実行される。すなわち新しいカーソル位置に対応して新しいサンプルゲートを登録するための各工程が実行される。   In S16, it is determined whether or not the cursor has been manually moved by the examiner. When such movement is determined, the processes from S12 are executed again. That is, each process for registering a new sample gate corresponding to a new cursor position is executed.

S18においては、マッチング処理が実行される。すなわち、上述したようにテンプレートと現フレームにおける参照エリアとの間においてパターンマッチング処理が順次実行される。その結果として、最良の相関値を得られる位置から二次元移動ベクトルが求められる。S20においては、移動量すなわち二次元移動ベクトルの大きさが参照され、動きがない場合にはそのままS26が実行され、その動きが小さいと判断された場合にはS22が実行され、その動きが大きいと判断された場合にはS24が実行される。S22においてはカーソルすなわちサンプルゲートを対象組織の動きに合わせて追従設定する制御が実行され、すなわちサンプルゲートの方位、深さ等が再度設定される。一方、S24においては動きが過大であるとしてエラー処理が実行される。その場合例えば処理が中断し、ユーザーに対して一定のメッセージ等が提供される。S26においては本処理を続行するか否かが判断され続行させる場合にはS16からの各工程が繰り返し実行される。   In S18, a matching process is executed. That is, as described above, the pattern matching process is sequentially executed between the template and the reference area in the current frame. As a result, a two-dimensional movement vector is obtained from the position where the best correlation value can be obtained. In S20, the amount of movement, that is, the size of the two-dimensional movement vector is referred to. If there is no movement, S26 is executed as it is. If it is determined that the movement is small, S22 is executed and the movement is large. If it is determined, S24 is executed. In S22, control for setting the cursor, that is, the sample gate to follow the movement of the target tissue is executed, that is, the orientation, depth, etc. of the sample gate are set again. On the other hand, in S24, the error process is executed because the movement is excessive. In that case, for example, the processing is interrupted and a certain message or the like is provided to the user. In S26, it is determined whether or not to continue this process, and in the case of continuing, each process from S16 is repeatedly executed.

よって、フレーム間マッチング処理により対象組織の動きが検出され、その動きがあった場合にはそれに合わせてカーソルすなわちサンプルゲートを追従して移動させる制御が実行されるので、例えば拍動する組織に対してその動きに合わせてサンプルゲートを動かすことが可能となる。その結果、サンプルゲートが対象となる組織を外れることがなくなるのでドプラ波形を適切なものにすることができ、ドプラ波形の中断といった問題を未然に防止できる。これにより従来においては得られない拍動する血流部についての継続的なドプラ波形観察を実現することが可能である。ユーザーによりマニュアルでカーソルが移動された場合には、再度テンプレートの取込等が行われる。その場合においても他のサンプルゲートについての処理は何ら影響を受けずに継続的に実行されるため、他のサンプルゲートの再設定という煩雑さも生じない。   Therefore, the motion of the target tissue is detected by the inter-frame matching process, and if there is a motion, control is performed to move the cursor, that is, the sample gate in accordance with that motion. The sample gate can be moved according to the movement. As a result, since the sample gate does not deviate from the target tissue, the Doppler waveform can be made appropriate, and problems such as interruption of the Doppler waveform can be prevented. Thereby, it is possible to realize continuous Doppler waveform observation for a pulsating blood flow part that cannot be obtained in the past. When the user manually moves the cursor, the template is taken in again. Even in such a case, the processing for the other sample gates is continuously performed without any influence, so that the trouble of resetting the other sample gates does not occur.

次に図7及び図8を用いて上述したサブテンプレート法について説明する。サブテンプレート法はパターンマッチング処理における一部分の修正に相当するものであり、特にテンプレート全体ではなく一部を除外したところでの残りの有効部分についてマッチング処理を行うものである。図7のS30において、パラメータkに対して初期値1が代入される。S32においては探索エリア内において参照エリアがk番目の位置に設定される。S34においては、テンプレート全体の相関値の演算に先立って、個々のサブテンプレートを単位として相関値が演算される。すなわち、参照エリア内のエリアデータを構成する複数のサブエリアデータと複数のサブテンプレートとの間におけるサブペア単位で相関値が演算される。S36においては、複数のサブテンプレートの中で、相関値が所定値よりも低くなった1又は複数のサブテンプレートが除外され、残ったものが有効なサブテンプレート集団とされる。すなわち複数のサブペアの内で相関値が低いサブペアが除外され、残ったものが有効サブペアグループであるとみなされる。そしてS36においてそれらの有効サブテンプレート集団すなわちサブペア集団について相関値が演算される。その相関値はテンプレート全体としての全体相関値と言い得るものである。S38では、kが最大値となったか否かが判断され、最大値まで到達していない場合、S40においてkが1つインクリメントされ、S32以降の工程が繰り返し実行される。そして、S42においては全体相関値が最大となる参照エリアが判定され、その位置から二次元移動ベクトルが演算される。   Next, the sub-template method described above will be described with reference to FIGS. The sub-template method corresponds to partial correction in the pattern matching process, and in particular, the matching process is performed for the remaining effective part where a part is excluded rather than the entire template. In S30 of FIG. 7, the initial value 1 is substituted for the parameter k. In S32, the reference area is set at the kth position in the search area. In S34, prior to the calculation of the correlation value of the entire template, the correlation value is calculated in units of individual sub-templates. That is, a correlation value is calculated in units of subpairs between a plurality of subarea data and a plurality of subtemplates constituting area data in the reference area. In S36, one or a plurality of sub-templates whose correlation values are lower than a predetermined value are excluded from the plurality of sub-templates, and the remaining ones are regarded as an effective sub-template group. That is, sub-pairs having a low correlation value among a plurality of sub-pairs are excluded, and the remaining sub-pairs are regarded as effective sub-pair groups. In S36, correlation values are calculated for those effective sub-template groups, that is, sub-pair groups. The correlation value can be said to be an overall correlation value for the entire template. In S38, it is determined whether or not k has reached the maximum value. If the maximum value has not been reached, k is incremented by 1 in S40, and the steps after S32 are repeatedly executed. In S42, the reference area having the maximum overall correlation value is determined, and a two-dimensional movement vector is calculated from the position.

以上の処理内容を概念的に示したものが図8である。符号90はテンプレートを示しており、符号100は現フレームにおける探索エリアを示している。その中のある位置に参照エリア94が設定されている。テンプレート90は複数のサブテンプレート92により構成され、すなわち複数に区画されている。これと同様に、参照エリア94が複数に区画されており、これによって複数のサブエリア96が定義されている。複数のサブテンプレート92と複数のサブエリアデータとの間でサブペア毎に相関値が演算され、上述したように相関値の低いサブペアが除外される。ここではグレー表現されているものが除外されており、具体的にはテンプレート90においてはサブテンプレート92aが除外されており、参照エリア94においてはサブエリア96aが除外されている。除外された部分102,106は例えば拍動する心臓壁等である。残りの有効領域104,108を用いてパターンマッチング処理が実行され、その結果として代表相関値が演算される。   FIG. 8 conceptually shows the above processing contents. Reference numeral 90 denotes a template, and reference numeral 100 denotes a search area in the current frame. A reference area 94 is set at a certain position. The template 90 includes a plurality of sub-templates 92, that is, is divided into a plurality of sections. Similarly, the reference area 94 is divided into a plurality of areas, thereby defining a plurality of sub areas 96. Correlation values are calculated for each sub-pair between the plurality of sub-templates 92 and the plurality of sub-area data, and sub-pairs with low correlation values are excluded as described above. Here, the gray expression is excluded, specifically, the sub-template 92a is excluded from the template 90, and the sub-area 96a is excluded from the reference area 94. The excluded portions 102 and 106 are, for example, a beating heart wall. Pattern matching processing is executed using the remaining effective areas 104 and 108, and as a result, a representative correlation value is calculated.

図9には、表示の変形例が示されている。符号110はドプラ波形を示しており、符号112及び符号114は移動量を表すグラフを示している。具体的には、符号112は方位方向における移動成分の時間的変化を表すグラフであり、符号114は深さ方向における移動成分の時間的変化を表すグラフである。このようなグラフを観察することにより、ドプラ波形の時相と対応付けてどの程度の移動量が生じたのかを直感的に認識でき、ドプラ波形を評価する場合における参考情報を得ることが可能である。例えばドプラ方位が大きく変化したような部分があればスケーリングにおける誤差が大きいことを認識できる。   FIG. 9 shows a modification of the display. Reference numeral 110 indicates a Doppler waveform, and reference numerals 112 and 114 indicate graphs representing movement amounts. Specifically, reference numeral 112 is a graph showing the temporal change of the moving component in the azimuth direction, and reference numeral 114 is a graph showing the temporal change of the moving component in the depth direction. By observing such a graph, it is possible to intuitively recognize how much movement has occurred in association with the time phase of the Doppler waveform, and it is possible to obtain reference information when evaluating the Doppler waveform. is there. For example, if there is a portion where the Doppler orientation has changed greatly, it can be recognized that the error in scaling is large.

図10には、一方のドプラ波形に対するリセットが発生した場合が示されている。符号114は第1サンプルゲートに対応するドプラ波形を示しており、それについてはユーザーによる位置変更が発生しており、すなわちドプラ波形のリセットが発生している。符号118はリセットにより生じた空白期間を示している。その一方、符号116で示す第2ドプラ波形については連続的な波形成長が認められ、すなわち一方のサンプルゲートがマニュアルで再設定されても、他方のサンプルゲートについての処理には何ら影響が及んでおらず、その結果、サンプルゲートの再設定の必要がなくなっている。   FIG. 10 shows a case where a reset for one Doppler waveform occurs. Reference numeral 114 denotes a Doppler waveform corresponding to the first sample gate, in which a position change by the user has occurred, that is, a reset of the Doppler waveform has occurred. Reference numeral 118 denotes a blank period caused by the reset. On the other hand, continuous waveform growth is observed for the second Doppler waveform indicated by reference numeral 116, that is, even if one sample gate is manually reset, the processing for the other sample gate is not affected. As a result, there is no need to reset the sample gate.

図11にはB/Dモードにおけるいくつかの送受信シーケンス例が示されている。ここにおいて符号128で示すBの文字を含むブロックはBモード用の1回の送受信を表しており、符号130で示す文字Dを含むブロックはDモードにおける1回の送受信を示している。Bモードの実行にあたっては、超音波ビームを各ビーム方位毎に形成する必要があり、Dモードの実行にあたっては特定のビーム方位に対して繰り返し超音波ビームを形成する必要がある。   FIG. 11 shows some transmission / reception sequence examples in the B / D mode. Here, the block including the letter B indicated by reference numeral 128 represents one transmission / reception for the B mode, and the block including the letter D indicated by reference numeral 130 represents one transmission / reception in the D mode. In executing the B mode, it is necessary to form an ultrasonic beam for each beam direction, and in executing the D mode, it is necessary to repeatedly form an ultrasonic beam for a specific beam direction.

(A)で示す第1例において、各フレーム120,122,124,126において、Bモード用送受信128とDモード用送受信130とが交互に実行されている。この例においては1つのサンプルゲートだけが設定されている。   In the first example shown in (A), the B mode transmission / reception 128 and the D mode transmission / reception 130 are executed alternately in each frame 120, 122, 124, 126. In this example, only one sample gate is set.

(B)に示す第2例においては、符号132で示す期間内においてBモードの送受信が連続的に繰り返し実行されており、これによって1又は複数のBモードフレームが構成されている。期間136においても同様である。一方、期間134,138は任意の時間長を有する期間であって、その期間内においてはDモード用送受信が連続的に繰り返し実行されている。   In the second example shown in (B), transmission / reception in the B mode is continuously executed repeatedly within the period indicated by reference numeral 132, thereby forming one or more B-mode frames. The same applies to the period 136. On the other hand, the periods 134 and 138 are periods having an arbitrary time length, and transmission / reception for the D mode is continuously repeated within the period.

(C)及び(D)に示す第3例及び第4例においては2つのサンプルゲートが設定されている。第3例において、期間140においては、Bモード用送受信、第1サンプルゲート用送受信、Dモード用送受信、第2サンプルゲート用送受信の順番で送受信が順次実行されており、このことは期間142,144,146においても同様である。期間140〜146は例えばそれぞれ1フレームに相当している。   In the third and fourth examples shown in (C) and (D), two sample gates are set. In the third example, in the period 140, transmission / reception is sequentially performed in the order of B-mode transmission / reception, first sample gate transmission / reception, D-mode transmission / reception, and second sample gate transmission / reception. The same applies to 144 and 146. Each of the periods 140 to 146 corresponds to one frame, for example.

(D)に示す第4例においては、2つの期間148,154においてBモード用送受信が連続的に繰り返し実行されており、それらは1又は複数のフレームに相当している。期間150においては第1サンプルゲート用の送受信が連続的に繰り返し実行されており、それに続く期間152においては第2サンプルゲート用の送受信が連続的に繰り返し実行されている。図11に示した送受信シーケンスはいずれも例示であり、目的や諸条件に応じて最適な送受信シーケンスを設定するのが望ましい。例えば、Bモード画像のフレームレート、ドプラ観測すべき最高流速、等の観点から所望の送受信シーケンスを定めるのが望ましい。   In the fourth example shown in (D), transmission / reception for B mode is repeatedly executed continuously in two periods 148 and 154, which correspond to one or a plurality of frames. In the period 150, transmission / reception for the first sample gate is continuously repeated, and in the subsequent period 152, transmission / reception for the second sample gate is continuously repeated. All the transmission / reception sequences shown in FIG. 11 are examples, and it is desirable to set an optimal transmission / reception sequence according to the purpose and various conditions. For example, it is desirable to determine a desired transmission / reception sequence from the viewpoint of the frame rate of the B-mode image, the maximum flow velocity at which Doppler observation is performed, and the like.

以上説明した実施形態の構成によれば、対象組織に対してサンプルゲートをロックオンさせることが可能であり、つまり対象組織の運動に伴ってそこから外れないようにサンプルゲートを追従運動させ、そのような運動の過程においても途切れることなくドプラ波形を成長表示させることが可能である。したがって、運動する対象組織をその運動によらずに1つのドプラ波形として表現する点において、従来のドプラ波形表示とは異なっている。また本実施形態においては2つのサンプルゲートを設定してそれぞれについて追従制御を実現したので、上記のようなドプラ波形を複数同時に表示できるという利点が得られる。   According to the configuration of the embodiment described above, it is possible to lock on the sample gate with respect to the target tissue, that is, to move the sample gate following the target tissue so that it does not come off with the movement of the target tissue. It is possible to display the growth of the Doppler waveform without interruption even during such a movement process. Therefore, it is different from the conventional Doppler waveform display in that the target tissue to be moved is expressed as one Doppler waveform regardless of the movement. In the present embodiment, since two sample gates are set and tracking control is realized for each of them, there is an advantage that a plurality of Doppler waveforms as described above can be displayed simultaneously.

また、本実施形態によれば、複数のサンプルゲートが設定される場合において、それぞれのサンプルゲートについての追従制御が独立しているので、一方のサンプルゲートを設定した時点において他方のサンプルゲートの設定完了を待つことなく一方のサンプルゲートについての追従制御を開始させることができる。よって他方のサンプルゲートの設定中において胎児が動いたとしても今まで設定されている一方のサンプルゲートの設定状態を維持できるから作業性を向上でき、また検査者のストレスを大幅に軽減できるという利点が得られる。またユーザーによりマニュアルでサンプルゲートの変更が行われた場合においても、変更対象となっていないサンプルゲートについてはそれまで通り追従制御を継続させることが可能であるから、その場合においても再設定の必要がなくなるので、作業性を向上できるという利点が得られる。   In addition, according to the present embodiment, when a plurality of sample gates are set, the tracking control for each sample gate is independent, so when one sample gate is set, the setting of the other sample gate is set. The tracking control for one of the sample gates can be started without waiting for completion. Therefore, even if the fetus moves during the setting of the other sample gate, it is possible to maintain the setting state of one of the sample gates that has been set so far, so that workability can be improved and the stress of the examiner can be greatly reduced Is obtained. In addition, even if the sample gate is changed manually by the user, it is possible to continue the tracking control for the sample gate that is not the target of change, so it is necessary to reset it even in that case. Therefore, there is an advantage that workability can be improved.

10 プローブ、12 送信部、14 受信部、18 送受信制御部、20 ドプラ信号処理部、22 ドプラ波形形成部、26 輝度信号処理部、28 断層画像形成部、32 移動ベクトル演算モジュール、46 第1位置調整部、48 第2位置調整部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Probe, 12 Transmission part, 14 Reception part, 18 Transmission / reception control part, 20 Doppler signal processing part, 22 Doppler waveform formation part, 26 Luminance signal processing part, 28 Tomographic image formation part, 32 Movement vector calculation module, 46 1st position Adjustment unit, 48 Second position adjustment unit.

Claims (6)

対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られたデータに基づいて前記対象組織内の観測部位について移動情報を演算する移動情報演算手段と、
前記移動情報に基づいてビーム走査領域内におけるサンプルゲートの空間的位置を動的に変更することにより前記観測部位の運動に伴って前記サンプルゲートを追従運動させる制御手段と、
前記サンプルゲートの空間的位置に従ってドプラ観測用超音波ビームを形成すると共に受信信号を処理することにより抽出されたドプラ成分に基づいてドプラ波形を生成するドプラ波形生成手段と、
を含み、
前記移動情報演算手段は、
前記対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られた基準フレームにおけるサンプルゲート含有エリア内のデータをテンプレートとして登録しておく登録手段と、
前記対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られた前記基準フレーム以降の各対象フレームデータに対して前記テンプレートを用いたマッチング処理を適用することによりフレームデータ単位で前記移動情報を演算するマッチング処理手段と、
を含み、
前記テンプレートは複数のサブテンプレートに区画され、
前記マッチング処理手段は、
前記各対象フレームデータに対して設定位置を変更しながら参照エリアを順次設定する手段と、
前記設定位置ごとに前記複数のサブテンプレートと前記参照エリア内の複数のサブエリアデータとの間におけるサブペア群の中から複数の有効サブペアを判定する手段と、
前記設定位置ごとに前記複数の有効サブペアに基づいて相関値を演算する手段と、
前記複数の設定位置に対応する複数の相関値に基づき最適合設定位置を求めることにより前記移動情報を演算する手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
Movement information calculating means for calculating movement information for an observation site in the target tissue based on data obtained by performing beam scanning on the target tissue;
Control means for dynamically moving the spatial position of the sample gate in the beam scanning region based on the movement information to cause the sample gate to follow the movement of the observation site;
Doppler waveform generation means for generating a Doppler waveform based on a Doppler component extracted by forming a Doppler observation ultrasonic beam according to a spatial position of the sample gate and processing a received signal;
Only including,
The movement information calculation means includes
Registration means for registering data in a sample gate-containing area in a reference frame obtained by performing a beam scan on the target tissue as a template;
Matching that calculates the movement information in units of frame data by applying a matching process using the template to each target frame data after the reference frame obtained by performing beam scanning on the target tissue Processing means;
Including
The template is divided into a plurality of sub-templates,
The matching processing means includes
Means for sequentially setting reference areas while changing the setting position for each target frame data;
Means for determining a plurality of effective sub-pairs from a sub-pair group between the plurality of sub-templates and a plurality of sub-area data in the reference area for each set position;
Means for calculating a correlation value based on the plurality of effective sub-pairs for each set position;
Means for calculating the movement information by obtaining an optimal combination setting position based on a plurality of correlation values corresponding to the plurality of setting positions;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1記載の装置において、
前記移動情報演算手段は、前記移動情報として、ビーム走査方向の移動成分と、ビームに沿った深さ方向の移動成分と、を演算し、
前記制御手段は、
前記ビーム走査方向の移動成分に基づいて前記ドプラ観測用超音波ビームのビームアドレスを変更する送受信制御手段と、
前記受信信号に対して前記サンプルゲートに対応するゲートとしてドプラ成分抽出用のレンジゲートを設定する手段であって、前記深さ方向の移動成分に基づいて時間軸上における前記レンジゲートの位置を変更するレンジゲート制御手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
The movement information calculation means calculates, as the movement information, a movement component in the beam scanning direction and a movement component in the depth direction along the beam,
The control means includes
A transmission / reception control means for changing a beam address of the ultrasonic beam for Doppler observation based on a moving component in the beam scanning direction;
A means for setting a range gate for Doppler component extraction as a gate corresponding to the sample gate with respect to the received signal, and changing the position of the range gate on the time axis based on the moving component in the depth direction Range gate control means,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1又は2記載の装置において、
前記対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られたフレーム列に基づいて動画像としての断層画像を形成する画像形成手段と、
前記断層画像上にドプラ観測用超音波ビーム方位を表す方位マーカー及び前記サンプルゲートを表すゲートマーカーを合成表示する手段であって、前記移動情報に基づいて、前記断層画像に対する前記方位マーカー及び前記ゲートマーカーの相対的な表示位置を動的に変更する表示処理手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus according to claim 1 or 2,
An image forming means for forming a tomographic image as a moving image based on a frame sequence obtained by performing beam scanning on the target tissue;
A means for combining and displaying an orientation marker representing an ultrasonic beam orientation for Doppler observation and a gate marker representing the sample gate on the tomographic image, and based on the movement information, the orientation marker and the gate for the tomographic image Display processing means for dynamically changing the relative display position of the marker;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置において、
前記対象組織は胎児の心臓である、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The device according to any one of claims 1 to 3,
The target tissue is a fetal heart;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
対象組織に対してビーム走査を行うことにより得られたデータに基づいて前記対象組織内の第1観測部位及び第2観測部位について第1移動情報及び第2移動情報を演算する移動情報演算手段と、
前記第1移動情報に基づいてビーム走査領域内における第1サンプルゲートの空間的位置を動的に変更することにより前記第1観測部位の運動に伴って前記第1サンプルゲートを追従運動させる第1追従制御を実行し、前記第2移動情報に基づいて前記ビーム走査領域内における第2サンプルゲートの空間的位置を動的に変更することにより前記第2観測部位の運動に伴って前記第2サンプルゲートを追従運動させる第2追従制御を実行する制御手段と、
前記第1サンプルゲートの空間的位置に従って第1ドプラ観測用超音波ビームを形成すると共に第1受信信号を処理することにより抽出されたドプラ成分に基づいて第1ドプラ波形を生成し、前記第2サンプルゲートの空間的位置に従って第2ドプラ観測用超音波ビームを形成すると共に第2受信信号を処理することにより抽出されたドプラ成分に基づいて第2ドプラ波形を生成するドプラ波形生成手段と、
を含み、
前記制御手段は、前記第1サンプルゲートの設定後、前記第2サンプルゲートの設定作業中において前記第1サンプルゲートの前記第1追従制御を実行する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
Movement information calculation means for calculating first movement information and second movement information for the first observation site and the second observation site in the target tissue based on data obtained by performing beam scanning on the target tissue; ,
First moving the first sample gate in accordance with the movement of the first observation site by dynamically changing the spatial position of the first sample gate in the beam scanning region based on the first movement information. Tracking control is performed, and the second sample gate is moved in accordance with the movement of the second observation region by dynamically changing the spatial position of the second sample gate in the beam scanning region based on the second movement information. Control means for executing second follow-up control for following the gate;
A first Doppler waveform is generated based on a Doppler component extracted by forming a first Doppler observation ultrasonic beam according to a spatial position of the first sample gate and processing a first received signal, Doppler waveform generation means for generating a second Doppler waveform based on a Doppler component extracted by forming a second Doppler observation ultrasonic beam according to the spatial position of the sample gate and processing the second received signal;
Only including,
The control means executes the first follow-up control of the first sample gate during the setting operation of the second sample gate after the setting of the first sample gate.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項5記載の装置において、
前記制御手段は、前記第1サンプルゲート及び前記第2サンプルゲートの内の一方の空間位置を変更するユーザー操作があった場合に、前記第1追従制御及び前記第2追従制御の内の一方を中断させ且つ前記第1追従制御及び前記第2追従制御の内の他方を継続させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 5.
The control means performs one of the first follow-up control and the second follow-up control when there is a user operation to change a spatial position of one of the first sample gate and the second sample gate. Suspending and continuing the other of the first follow-up control and the second follow-up control,
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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