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WO2004073521A1 - 超音波ドプラ血流測定装置 - Google Patents

超音波ドプラ血流測定装置 Download PDF

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WO2004073521A1
WO2004073521A1 PCT/JP2004/001709 JP2004001709W WO2004073521A1 WO 2004073521 A1 WO2004073521 A1 WO 2004073521A1 JP 2004001709 W JP2004001709 W JP 2004001709W WO 2004073521 A1 WO2004073521 A1 WO 2004073521A1
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WO
WIPO (PCT)
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unit
blood flow
storage unit
flow information
information calculation
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2004/001709
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takao Seki
Hisashi Hagiwara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to JP2005502706A priority patent/JP4464354B2/ja
Priority to US10/534,959 priority patent/US7331928B2/en
Publication of WO2004073521A1 publication Critical patent/WO2004073521A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic Doppler blood flow measurement device that measures the blood flow in a body using the Doppler phenomenon of ultrasonic waves and displays the measurement result as an image.
  • FIG. 7 shows an example of a conventional ultrasonic Doppler blood flow meter.
  • the conventional ultrasonic Doppler blood flow meter 200 shown in FIG. 7 has a plurality of electroacoustic transducers, a probe 92 for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a transmission for transmitting a transmission signal to the probe 92.
  • Unit 91 Receiver 93 that delays the signal converted to an electric signal and uses it as a received signal, Phase detector 94 that detects a component that has received a Doppler transition from the received signal and uses it as a detection signal, Detection signal
  • An ultrasonic pulse beam is transmitted N times from the probe 92 to the subject at the same sound ray position, and the same operation is performed after moving to the next sound ray position.
  • the signal obtained from such scanning is sent to the phase detector 94 via the receiver 93.
  • a detection signal is obtained from the scanning signal.
  • the N detection signals obtained by transmitting N times to the same sound ray position are collectively called an ensemble.
  • one detection signal is a signal obtained along the depth direction of the subject.
  • the memory unit 95 stores one detection signal in one row of the memory space.
  • the blood flow calculation unit 96 reads out N pieces of data having the same depth from the memory unit 95, that is, in the column direction of the memory space, and calculates blood flow information. By repeating the reading operation and the calculation operation in the depth direction, blood flow information corresponding to one sound ray position can be obtained.
  • FIG. 8 shows the address space of the memory section 95 and the relationship between the write direction and the read direction.
  • the scan converter 97 stores the calculation result of the blood flow information in a location corresponding to the position of the scanning line in the frame memory, and the monitor 98 displays the image information in the frame memory.
  • the conventional ultrasonic Doppler blood flow meter 200 does not change the transmission frequency of the ultrasonic pulse beam, but lowers the transmission frequency of the ultrasonic pulse directed to the same sound ray position, thereby reducing the frame rate.
  • There is a function that enables observation of a low-flow-rate blood flow without lowering the blood flow for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-237107).
  • the memory unit 95 has at least the capacity for the M ensemble (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-237107, edited by the Japanese Society of Ultrasound Medicine, “New Ultra”). Sonography, Basics of Medical Ultrasound, 1st Edition, Medical Shoin Publishing, May 15, 2000, p. 55-58).
  • the present invention has been made to solve the conventional problem. Even when the memory used for the memory unit has a characteristic that the read / write speed is different in the row direction and the column direction, the influence of the slow read / write speed can be obtained. It is an object of the present invention to provide a small and inexpensive ultrasonic Doppler blood flow measurement device while reducing the number of transmissions and keeping the transfer speed to the blood flow calculation unit almost the same as before.
  • an ultrasonic Doppler blood flow measuring device of the present invention transmits an ultrasonic pulse into a subject and receives an ultrasonic pulse echo reflected from inside the subject.
  • a phase detection unit that detects a component that has received a Doppler transition from the ultrasonic pulse echo and uses it as a detection signal; and a memory that has a two-dimensional address space. Evening is configured by memories having different reading and writing speeds, a first storage unit that stores the detection signal, a blood flow information calculation unit that calculates blood flow information from the detection signal, and a capacity smaller than the first storage unit.
  • the blood flow information calculation unit is configured with a memory having a capacity equal to or greater than the amount of data required for calculating a point at an arbitrary depth of the subject, and is used for the calculation of the blood flow information calculation unit.
  • Stored detected signal A second storage unit, and data from the first storage unit to the second storage unit only in a direction in which a data read / write speed is faster in a row direction and a column direction of an address space of the first storage unit. in t this arrangement, characterized in that a data transfer unit for transferring, from said first storage unit to the second storage unit, the row and column directions of Adoresu space of the first storage unit Data transfer is performed only in the direction of high read / write speed.
  • the second storage unit is configured by a memory having a capacity that is at least twice the amount of data necessary for the blood flow information calculation unit to calculate a point at an arbitrary depth of the subject.
  • the data transfer unit transfers a detection signal used for calculation of two or more points in the blood flow information calculation unit from the first storage unit to the second storage unit.
  • the second storage unit has a capacity capable of storing at least twice the amount of data required for the blood flow information calculation unit to calculate a point at an arbitrary depth of the subject.
  • Data necessary for blood flow information calculation at two or more points can be collectively transferred from the first storage unit to the second storage unit.
  • the number of high-speed row-direction data readings becomes two or more in one data transfer.
  • the number of accesses in the higher-speed direction increases, and when the blood flow information calculation unit reads the contents of the second storage unit, it is possible to reduce the influence on the slow read / write speed side.
  • the first storage unit can be configured with a DRAM or an SDRAM.
  • the second storage unit can be configured by S RAM.
  • the blood flow information calculation unit, the second storage unit, and the data transfer unit are mounted on one hardware unit, and the first storage unit is It can be configured as an external memory of the hardware unit. Further, if the operations of the blood flow information calculation unit and the data transfer unit are controlled by a program, the operations of the data transfer unit, the second storage unit, and the blood flow information calculation unit are described by software. This It is possible to change the operation after the hardware is installed.
  • the blood flow information calculation unit and the data transfer unit are configured by separate calculation processing circuits, and each of the calculation processing circuits has a direct memory access function to the second storage unit. Is preferred. This is because the calculation of the blood flow information and the data transfer can be performed simultaneously, and the processing can be speeded up.
  • the program according to the present invention is a program for controlling the operation of the blood flow information calculation unit and the data transfer unit mounted on one hardware unit as described above, and is input to the hardware unit. Transferring the received signal to the first storage unit, and the amount of data in the first storage unit is used to calculate data required for the blood flow information calculation unit to calculate a point at an arbitrary depth of the subject. A process of determining whether or not the amount has been exceeded, and if the result of the determination process is true,
  • the program recording medium is a program for controlling operations of a blood flow information calculation unit and a data transfer unit mounted on one hardware unit as described above, A process of transferring the signal input to the first storage unit to the first storage unit, and a data amount of the first storage unit are necessary for the blood flow information calculation unit to calculate a point at an arbitrary depth of the subject.
  • FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic Doppler blood flow meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a data read / write direction in a first storage unit (large-capacity memory unit) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the data read / write direction in the second storage unit (small capacity memory unit) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an ultrasonic Dobra blood flow meter according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the arithmetic unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of an ultrasonic Dobra blood flow meter as a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram of a conventional ultrasonic Doppler blood flow meter.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a writing direction and a reading direction of a detection signal in the large-capacity memory unit.
  • FIG. 9 is a diagram showing an ultrasonic pulse transmission sequence enabling observation of a low flow velocity blood flow.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an ultrasonic Dobra blood flow meter according to the first embodiment of the present invention.
  • an ultrasonic Doppler blood flow meter 100 includes a probe 2 (ultrasonic transmitting / receiving unit) having a plurality of electroacoustic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves, Transmitter 1 that sends a transmission signal to slave 2, Receiver 3 that delays the signal converted to an electrical signal and uses it as a received signal, and phase detection that detects a component that has received a Doppler transition from the received signal and uses it as a detection signal Section 4
  • Large-capacity memory section 10 (first storage section) capable of storing detection signals for two or more ensembles, large-capacity memory control section 9 for reading and writing to large-capacity memory section 10 (data storage section) Evening transfer section), a small-capacity memory section 12 (second storage section) that has a capacity to store at least one ensemble and stores data necessary for blood flow information calculation, and
  • the blood flow information calculated by the blood flow calculation unit 6 refers to, for example, a blood flow velocity, a blood flow velocity dispersion, or a blood flow echo intensity in the subject.
  • the scan converter 7 stores the calculation result of the blood flow information by the blood flow calculation unit 6 in a location corresponding to the position of the scanning line in the frame memory, and the monitor 8 displays the image information in the frame memory.
  • the main difference between the ultrasonic Doppler blood flow meter according to the present embodiment and the conventional ultrasonic Doppler blood flow meter shown in FIG. 4 is provided with a large-capacity memory control unit 9, a large-capacity memory unit 10, a small-capacity memory control unit 11, and a small-capacity memory unit 12 in order to store the detection signal output by 4.
  • the memory used for the large-capacity memory unit 10 has a characteristic that the read / write speed in the row direction is high and the read / write speed in the column direction is low.
  • this memory for example, a DRAM, an SDRAM, etc., which are smaller and more inexpensive than the SRAM and are available on the market, can be used.
  • the memory used for the small-capacity memory unit 12 has a characteristic that the access speed is constant even when random access is performed. SRAM is desirable as a memory satisfying such conditions.
  • the detection signal transmitted from the phase detection unit 4 receives an instruction from the large-capacity memory control unit 9 and is stored in the large-capacity memory unit 10. At this time, one detection signal (for one row) is written in the memory space of the large-capacity memory unit 10 in the direction (row direction) indicated by the arrow as the “writing direction” in FIG.
  • FIG. 2 shows the memory space of the large-capacity memory unit 10. In the figure, the horizontal direction is the row direction and the vertical direction is the column direction. As described above, the large-capacity memory unit 10 has a high read / write speed in the row direction (horizontal direction) and a high speed in the column direction (vertical direction). ) Has the characteristic that reading / writing speed is slow.
  • the large-capacity memory control unit 9 stores the data for one ensemble in the large-capacity memory unit 10 From the memory, and transfer them to the small-capacity memory controller 11. Note that the reading direction at this time is the row direction in the large-capacity memory unit 10 as in the writing direction, as indicated by the arrow as “reading direction” in FIG.
  • the small-capacity memory control unit 11 writes, into the small-capacity memory unit 12, data for one ensemble transferred line by line from the large-capacity memory unit 10.
  • FIG. 3 shows the memory space of the small-capacity memory section 12 and the data read / write directions.
  • the direction of writing data to the small-capacity memory unit 12 is also the row direction (horizontal direction in FIG. 3) in the memory space.
  • the small-capacity memory control unit 11 confirms that the transfer of one ensemble of data to the small-capacity memory unit 12 has been completed, the small-capacity memory control unit 11 uses the same depth (one point) from the data of one ensemble in the small-capacity memory unit 12.
  • the data reading direction at this time is the column direction (vertical direction in FIG. 3) in the memory space of the small-capacity memory unit 12, as indicated by the arrow as the “reading direction” in FIG.
  • the large-capacity memory control unit 9 reads and transfers one ensemble of data from the large-capacity memory unit 10 to the small-capacity memory unit 12 only in the row direction (see FIG. 2).
  • data can be transferred to the small-capacity memory unit 12 and the blood flow calculation unit 6 without being affected by the slow read / write speed in the column direction.
  • the large-capacity memory unit 10 is configured by an inexpensive and small-sized SDRAM, high-speed data transfer to the small-capacity memory unit 12 and the blood flow calculation unit 6 can be performed. Even if the capacity of the small-capacity memory unit 12 is not the above-mentioned 1 unsampled but has the capacity of the detection signal for two points necessary for the blood flow calculation, two points are stored in the large-capacity memory unit 10. When the detected signals for two minutes are written, the detected signals for two points are read from the large-capacity memory section 10 so as to be continuous in the row direction, and transferred to the small-capacity memory section 12 for high-speed row direction. The number of consecutive readings of is reduced to two, and the effect of slow column-wise reading speed can be reduced.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of an ultrasonic Doppler blood flow meter according to a second embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic Doppler blood flow meter 110 includes a probe 2 (ultrasonic transmitting / receiving unit) having a plurality of electroacoustic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves, Transmitter 1 that sends a transmission signal to slave 2, Receiver 3 that delays the signal converted to an electrical signal and uses it as a received signal, and phase detection that detects a component that has received a Doppler transition from the received signal and uses it as a detection signal Unit 4, External memory unit 17 (first storage unit) that can store detection signals for two or more ensembles, operation unit 19 that performs data input / output and blood flow information operation 19 Scans that constitute images It consists of a converter 7 and a monitor 8 that displays the image of the operation result.
  • the operation unit 19 is formed as one hardware unit, and includes a first input / output unit 13, a second input / output unit 16, a third input / output unit 18, and a calculation unit 14. And an internal memory section 15 (second storage section).
  • the first input / output unit 13 receives the signal from the phase detection unit 4.
  • the second input / output unit 16 inputs and outputs signals to and from the external memory unit 17.
  • the third input / output unit 18 outputs to the scan converter 7.
  • the internal memory unit 15 (second storage unit) has a capacity to store one ensemble, and stores data required for blood flow information calculation.
  • the calculation unit 14 has a function of controlling transfer between the internal memory unit 15 and the first to third input / output units and a function of calculating blood flow information. I do.
  • the configurations and operations of the transmission unit 1, the probe 2, the reception unit 3, the phase detection unit 4, the scan converter unit 7, and the monitor 8 in FIG. 4 are the same as those of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted. I do.
  • the ultrasonic Doppler blood flow meter differs from the conventional ultrasonic Doppler blood flow meter in that the output of the phase detector 4 is calculated by the arithmetic unit 1. 9 has been entered.
  • the arithmetic unit 19 performs input / output to / from the external memory unit 17 and output to the scan converter 7.
  • the memory used for the external memory unit 17 has a characteristic that the read / write speed in the row direction is fast and the read / write speed in the column direction is slow. For example, a small and inexpensive DRAM or SDRAM can be used as this memory.
  • the memory used for the internal memory unit 15 has a characteristic that the access speed is constant even when random access is performed. SRAM is desirable as a memory satisfying such conditions.
  • DSP digital signal processor
  • CPU central processing unit
  • the detection signal sent from the phase detection unit 4 to the first input unit 13 is stored in the external memory unit 17 via the second input / output unit 16 in response to an instruction from the calculation unit 14. At this time, one detection signal is written to one row of the address space of the external memory unit 17 (step S401).
  • step S402 it is determined whether the detected signal of one line written in the external memory unit 17 is the last detected signal of the ensemble (step S402). If the judgment is false, the process returns to the step of writing from the phase detection unit 4 to the external memory unit 17 (step S401). If true, the operation unit 14 outputs the data for one ensemble. One night is read from the external memory unit 17 line by line and transferred to the internal memory unit 15 (step S403). Further, the arithmetic unit 14 reads the data stored in the internal memory unit 15, calculates the blood flow information for one line, and stores the calculation result in the internal memory unit 15 (step S4004). ).
  • the operation unit 14 further transfers the operation result stored in the internal memory unit 15 to the scan converter 7 via the third input / output unit 18 (step S405), and Return to S401.
  • the external memory unit 15 and the arithmetic unit 19 having the arithmetic unit 14 and the internal memory unit 15 are provided.
  • the section 14 reads and transfers one ensemble of data from the external memory section 17 to the internal memory section 15 in the row direction only by the data transfer function.
  • the data can be transferred to the internal memory unit 15 without being affected by the slow read / write speed of the external memory unit 17 in the column direction.
  • the operation of the arithmetic unit 14 having the data transfer function and the blood flow information operation function can be described by software. It is possible to change the operation after the software is installed.
  • FIG. 6 a configuration as shown in FIG. 6 is also considered as one embodiment of the present invention.
  • two calculation processing circuits data transfer unit 20 and data transfer unit 20
  • a blood flow calculation unit 21 is provided.
  • the ultrasonic Doppler blood flow meter of the second embodiment by reading and transferring one ensemble of data from the external memory 17 to the internal memory unit 15 only in the row direction, It is possible to transfer data without being affected by the slow read / write speed in the column direction. Therefore, even if the external memory 17 is composed of an inexpensive and small DRAM or SDRAM, data can be transferred to the internal memory unit 15 at high speed. In addition, it is possible to configure the device at lower cost.
  • the large-capacity memory unit 10 or the external storage unit when the capacity of the small-capacity memory unit 12 or the internal memory unit 15 as the second storage unit is small, the large-capacity memory unit 10 or the external storage unit The data of one ensemble to be transferred from the memory unit 17 to the small-capacity memory unit 12 or the internal memory unit 15 as the second storage unit is divided, and the divided data is stored in the first storage unit. What is necessary is just to sequentially read and transfer in the row direction of the memory space of the storage unit. Accordingly, even if the capacity of the small-capacity memory unit 12 or the internal memory unit 15 as the second storage unit is small, the capacity of the large-capacity memory unit 10 or the external memory unit 17 as the first storage unit is small. The influence on the side where the reading / writing speed is slow can be reduced.
  • the present invention even when the characteristics of the memory used in the memory unit are different in the read / write speed between the row direction and the column direction, the influence of the slow read / write speed is reduced and the blood flow information calculation unit It is possible to provide a small and inexpensive ultrasonic Doppler blood flow measuring device while maintaining the transfer of the blood flow substantially equal to the conventional one.

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Abstract

血流情報を演算する時のバッファメモリに、行方向と列方向の読書き速度が異なる特性を持つメモリを使用しても、遅い方の読書き速度の影響を受けずに高速演算ができる超音波ドプラ血流測定装置である。二次元のアドレス空間を有するメモリであって、前記アドレス空間の行方向と列方向とでデータ読み書き速度が異なるメモリで構成され、前記検波信号を格納する大容量メモリ部１０と、検波信号より血流情報を算出する血流演算部６と、血流演算部６で前記被検体の任意の深度の点を演算するために必要なデータ量以上の容量を持つ小容量メモリ部１２と、大容量メモリ部１０から小容量メモリ部１２へ、行方向でのみデータ転送を行う大容量メモリ制御部９とを備える。

Description

超音波ドプラ血流測定装置
技術分野
本発明は、 超音波のドプラ現象を利用して体内の血流を測定し、 測定結 果を画像表示する超音波ドプラ血流測定装置に関するものである。
明 背景技術 田
従来の超音波ドプラ血流計の一例を図 7に示す。 図 7に示す従来の超音 波ドプラ血流計 2 0 0は、 複数の電気音響変換素子を持ち超音波を送受信 する探触子 9 2、 探触子 9 2に向けて送信信号を送る送信部 9 1、 電気信 号に変えられた信号に遅延を掛け受信信号とする受信部 9 3、 受信信号か らドプラ遷移を受けた成分を検出し検波信号とする位相検波部 9 4、 検波 信号を格納するメモリ部 9 5、 血流情報を算出する血流演算部 9 6、 画像 を構成するスキャンコンバータ 9 7、 演算結果の画像を表示するモニタ 9 8で構成されている。
探触子 9 2から被検体に向かって、 同じ音線位置に超音波パルスビーム を N回送信し、 次の音線位置に移り同様の操作をする。 このような走査か ら得られた信号は、 受信部 9 3を経て、 位相検波部 9 4へ送られる。 位相 検波部 9 4において、 走査信号から検波信号を得る。 同じ音線位置に N回 送信して得られた N本の検波信号をまとめてアンサンブルと呼ぶ。
また、 1本の検波信号は、 被検体の深さ方向に沿って得られる信号であ る。 メモリ部 9 5は、 1本の検波信号をメモリ空間の 1行に格納する。 血 流演算部 9 6では、 メモリ部 9 5から、 同一深さのデータを N個、 すなわ ち、 メモリ空間の列方向に読出しを行い、 血流情報を演算する。 この読出し作業と演算作業を深さ方向に繰り返すことによって、 1つの 音線位置に対応する血流情報が得られる。
ここで、 メモリ部 9 5のアドレス空間と、 その書込み方向と読み出し方 向の関係を、 図 8に示す。
スキャンコンバータ 9 7は、 血流情報の演算結果をフレームメモリ内の 走査線の位置に相当する場所に格納し、 モニタ 9 8はフレームメモリ内の 画像情報を表示する。
また、 従来の超音波ドプラ血流計 2 0 0は、 超音波パルスビームの送信 周波数は変化させず、 同じ音線位置に向けた超音波パルスの送信周波数を 低くすることにより、 フレームレ一トを低下させることなく低流速血流の 観測を可能にする機能がある (例えば、 特開平 5— 2 3 7 1 0 7号公報参 照）。
この機能は、 M本の音線位置において、 超音波パルスの送信と超音波パ ルスエコーの受信を 1番目の音線位置、 2番目の音線位置、 · ·、 M番目の 音線位置の順に 1回ずつ行い、 この作業を N回繰り返すことによって M個 のアンサンブルデータを得ることで実現している （図 9に、 M= 3 , N = 4の場合の超音波パルスビーム送信順序を示す）。 この機能の実現のため、 メモリ部 9 5の容量は、 少なくとも Mアンサンブル分の容量が備わってい る （例えば、 特開平 5— 2 3 7 1 0 7号公報、 日本超音波医学会編 「新超 音波医学 1医用超音波の基礎」 第 1版、 医用書院出版、 2 0 0 0年 5月 1 5曰、 P . 5 5 - 5 8参照）。
しかしながら、 従来の超音波ドプラ血流計においては、 血流速度、 血流 速度分散、 血流パワー等を演算する際は、 同一深さの受信信号を読み出す 必要があるので、 図 8に示すように、 メモリ部 9 5にデータを書き込んだ 方向とは異なる方向に信号を読み出す必要がある。一般的に安価で小型な、 行方向と列方向とで読み込み速度が異なる特性を持つメモリを用いると、 遅い読み込み速度によつて血流演算部への転送速度が決まつてしまう。 従 つて、 高速な演算が必要な場合には、 行方向と列方向の読書き速度が異な るメモリは使用できず、 S R A Mを用いなければならなかった。 発明の開示
本発明は、 従来の問題を解決するためになされたもので、 メモリ部に使 用するメモリが行方向と列方向で読書き速度が異なるという特性を持つ場 合でも、 遅い読書き速度の影響を少なくし、 血流演算部への転送速度を従 来とほぼ同等に保ちつつ、 小型でかつ安価な超音波ドプラ血流測定装置を 提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、 本発明の超音波ドプラ血流測定装置は、 被検体中に超音波パルスを送信し、 被検体内から反射した超音波パルスェ コ一を受信する超音波送受信部と、 超音波パルスエコーからドプラ遷移を 受けた成分を検出し検波信号とする位相検波部と、 二次元のァドレス空間 を有するメモリであって、 前記アドレス空間の行方向と列方向とでデ一夕 読み書き速度が異なるメモリで構成され、 前記検波信号を格納する第 1の 記憶部と、 前記検波信号より血流情報を算出する血流情報演算部と、 前記 第 1の記憶部よりも容量が小さく、 前記血流情報演算部で前記被検体の任 意の深度の点を演算するために必要なデ一夕量以上の容量を持つメモリで 構成され、 前記血流情報演算部の演算に用いられる検波信号を格納する第 2の記憶部と、 前記第 1の記憶部から前記第 2の記憶部へ、 前記第 1の記 憶部のァドレス空間の行方向および列方向のうちデータ読み書き速度が速 い方向でのみデータ転送を行うデータ転送部とを備えたことを特徴とする t この構成では、 第 1の記憶部から前記第 2の記憶部へ、 前記第 1の記憶 部のァドレス空間の行方向および列方向のうちデ一夕読み書き速度が速い 方向でのみデータ転送を行う。 これにより、 第 1の記憶部に使用するメモ リの特性が行方向と列方向で読書き速度が異なる場合でも、 遅い読書き速 度の影響を少なくし、 血流情報演算部へデータ転送を高速に行うことがで きる。 従って、 小型で安価な超音波ドプラ血流測定装置を提供することが 可能となる。
上記の構成において、 第 2の記憶部が、 前記血流情報演算部で前記被検 体の任意の深度の点を演算するために必要なデータ量の倍以上の容量を持 つメモリで構成され、 前記データ転送部が、 前記第 1の記憶部から前記第 2の記憶部へ、 前記血流情報演算部で二点以上の演算に用いられる検波信 号を転送することが好ましい。
この構成によれば、 第 2の記憶部は、 血流情報演算部が前記被検体の任 意の深度の点を計算するデ一夕量の 2倍以上を格納できる容量を持ってい るため、 第 1の記憶部から第 2の記憶部へ、 2点以上の血流情報演算に必 要なデータをまとめて転送できる。 2点以上の血流情報演算に必要なデー 夕をまとめて転送することにより、高速な行方向のデータ読込みの回数が、 1度のデータ転送において 2回以上になる。 これにより、 より高速な方向 のアクセスが増え、 血流情報演算部が第 2の記憶部の内容を読む際、 遅い 読書き速度側の影響を減少することができる。
本発明の超音波ドプラ血流測定装置において、 第 1の記憶部は D R A M または S D R A Mで構成することができる。 また、 第 2の記憶部は S R A Mで構成することができる。
本発明の超音波ドプラ血流測定装置において、 血流情報演算部、 前記第 2の記憶部、 および、 前記データ転送部が、 一つのハードウェアユニット に搭載され、 前記第 1の記憶部が前記ハードウェアュニットの外部メモリ として構成することも可能である。 さらに、 血流情報演算部および前記デ 一夕転送部の動作がプログラムにより制御される構成とすれば、 データ転 送部、 第 2の記憶部、 血流情報演算部の動作をソフトウェアで記述するこ とができ、 ハ一ドウエアを実装した後も動作内容を変更することが可能で ある。
上記の構成において、 前記血流情報演算部および前記データ転送部が、 別個の演算処理回路により構成され、 前記演算処理回路のそれぞれが前記 第 2の記憶部に対してダイレクトメモリアクセス機能を有することが好ま しい。 血流情報の演算とデータ転送とを同時に実行でき、 処理の高速化が 図れるからである。
また、 本発明にかかるプログラムは、 前述のように一つのハードウェア ュニッ卜に搭載された血流情報演算部およびデータ転送部の動作を制御す るプログラムであって、 前記ハードウエアュニットに入力された信号を前 記第 1の記憶部へ転送する処理と、 前記第 1の記憶部のデータ量が、 血流 情報演算部で前記被検体の任意の深度の点を演算するために必要なデ一夕 量を越えたかを判定する処理と、 前記判定処理の結果が真である場合、 第
1の記憶部から第 2の記憶部へ、 第 1の記憶部のァドレス空間の行方向お よび列方向のうちデータ読み書き速度が速い方向でのみデータ転送を行う 処理と、 前記第 2の記憶部に格納された信号を用いて前記血流情報演算部 に演算を実行させる処理とを前記血流情報演算部および前記データ転送部 に実行させるためのプログラムである。
また、 本発明にかかるプログラム記録媒体は、 前述のように一つのハ一 ドウエアュニッ卜に搭載された血流情報演算部およびデータ転送部の動作 を制御するプログラムであって、 前記ハードウエアュニッ 1、に入力された 信号を前記第 1の記憶部へ転送する処理と、 前記第 1の記憶部のデータ量 が、 血流情報演算部で前記被検体の任意の深度の点を演算するために必要 なデータ量を越えたかを判定する処理と、 前記判定処理の結果が真である 場合、 第 1の記憶部から第 2の記憶部へ、 第 1の記憶部のアドレス空間の 行方向および列方向のうちデータ読み書き速度が速い方向でのみデータ転 送を行う処理と、 前記第 2の記憶部に格納された信号を用いて前記血流情 報演算部に演算を実行させる処理とを前記血流情報演算部および前記デー 夕転送部に実行させるためのプログラムを記録した記録媒体である。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施形態における超音波ドプラ血流計のプロッ ク図である。
図 2は、 本発明の第 1の実施形態における第 1の記憶部 （大容量メモリ 部） におけるデータの読書き方向を説明する図である。
図 3は、 本発明の第 1の実施形態における第 2の記憶部 （小容量メモリ 部） におけるデータの読書き方向を説明する図である。
図 4は、 本発明の第 2の実施形態における超音波ドブラ血流計のプロッ ク図である。
図 5は、 本発明の第 2の実施形態における演算ュニッ卜の動作説明のた めのフローチャートである。
図 6は、 本発明の第 2の実施形態の変形例としての超音波ドブラ血流計 のブロック図である。
図 7は、 従来の超音波ドプラ血流計のブロック図である。
図 8は、 大容量メモリ部への検波信号の書込み方向と読出し方向の関係 を示す図である。
図 9は、 低流速血流の観測を可能にする超音波パルス送信順序を示した 図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明にかかる超音波ドプラ血流測定装置の実施形態について、 図面を用いて説明する。 (第 1の実施形態）
本発明の第 1の実施形態の超音波ドブラ血流計の概略構成を図 1に示す。 図 1に示すように、 本実施形態にかかる超音波ドプラ血流計 1 0 0は、 複数の電気音響変換素子を持ち超音波を送受信する探触子 2 (超音波送受 信部）、探触子 2に向けて送信信号を送る送信部 1、電気信号に変えられた 信号に遅延を掛け受信信号とする受信部 3、 受信信号からドプラ遷移を受 けた成分を検出し検波信号とする位相検波部 4、 2アンサンブル分以上の 検波信号を格納することが出来る大容量メモリ部 1 0 (第 1の記憶部）、大 容量メモリ部 1 0へ読書きを行う大容量メモリ制御部 9 (デ一夕転送部）、 少なくとも 1アンサンブル分を格納できる容量があり血流情報演算に必要 なデータを格納する小容量メモリ部 1 2 (第 2の記憶部）、小容量メモリ部 1 2へ読書きを行う小容量メモリ制御部 1 1 (デ一夕転送部）、血流情報を 演算する血流演算部 6、 画像を構成するスキャンコンパ一夕 7、 演算結果 の画像を表示するモニタ 8で構成されている。
なお、 血流演算部 6で演算される血流情報とは、 例えば、 被検体内の血 流速度、 血流速度分散、 または血流エコー強度等をいう。
探触子 2から被検体に向かって同じ音線位置に超音波パルスビームを N 回送信し、 次の音線位置に移り同様の操作をする。 このような走査から得 られた信号は、受信部 3を経て、位相検波部 4から検波信号を得る。また、 ここで 1アンサンブルとは、 同じ音線位置に N回送信して得られた N本の 検波信号をまとめた呼び方である。 1アンサンブル分のデータを得るため に、 同一方向への超音波パルスビーム送受信が 2回であれば、 血流情報と 臓器壁等の組織の動き情報とが合成された値を演算することができ、 3回 以上であれば M T I (moving t arge t ind i cat i on)フィル夕により組織の動 き情報を抑圧し血流情報のみを演算して出力することができる。 本実施形 態では N = 8 (回） を 1アンサンブルとしている。 また、 1本の検波信号は、 被検体の深さ方向に沿って得られる信号であ る。 メモリ制御部 9は、 1本の検波信号を大容量メモリ部 5内のアドレス 空間の 1行に格納する。
スキャンコンバータ 7は、 血流演算部 6による血流情報の演算結果を、 フレームメモリ内の走査線の位置に相当する場所に格納し、 モニタ 8はフ レームメモリ内め画像情報を表示する。
図 1と図 7とを比較すれば分かるように、 本実施形態にかかる超音波ド ブラ血流計が図 7に示した従来の超音波ドプラ血流計と異なる主な点は、 位相検波部 4が出力する検波信号を記憶するために、 大容量メモリ制御部 9、 大容量メモリ部 1 0、 小容量メモリ制御部 1 1、 小容量メモリ部 1 2 を備えている点である。
大容量メモリ部 1 0に使用するメモリは、 行方向の読書き速度が速く 列方向の読書き速度が遅い特性を持つ物とする。 このメモリとしては、 例 えば、 S R A Mよりも小型で安価に市場に供給されている D R AMや S D R AM等が使用できる。
一方 小容量メモリ部 1 2に使用するメモリは ランダムアクセスを行 つてもアクセス速度が一定な特性をもつ物とする。 このような条件を満た すメモリとしては、 S R A Mが望ましい。
位相検波部 4から送られる検波信号は、 大容量メモリ制御部 9の指示を 受け、 大容量メモリ部 1 0に記憶される。 このとき、 大容量メモリ部 1 0 のメモリ空間に、 図 2に 「書込み方向」 として矢印で示す方向 (行方向) に、 一本分 （一行分） の検波信号が書き込まれる。 なお、 図 2は、 大容量 メモリ部 1 0のメモリ空間を表すものである。同図内での横方向が行方向、 縦方向が列方向であり、 大容量メモリ部 1 0は、 前述したように、 行方向 (横方向） の読書き速度が速く、 列方向 （縦方向） の読書き速度が遅い特 性を持つ。 (本実施形態では 8本分の検波信号） の最後の検波信号 が大容量メモリ部 1 0に書き込まれたら、 大容量メモリ制御部 9は、 1ァ ンサンブル分のデータを大容量メモリ部 1 0から 1行ずつ読出し、 小容量 メモリ制御部 1 1に転送する。 なお、 このときの読出し方向は、 図 2に 「 読出し方向」 として矢印で示すとおり、 書込み方向と同じく大容量メモリ 部 1 0における行方向である。
小容量メモリ制御部 1 1は、 大容量メモリ部 1 0より 1行ずつ転送され る 1アンサンブル分のデータを、小容量メモリ部 1 2へ書き込む。ここで、 図 3に、 小容量メモリ部 1 2のメモリ空間と、 データの読書き方向とを示 す。 図 3に 「書込み方向」 として矢印で示すように、 小容量メモリ部 1 2 へのデータの書込み方向も、 メモリ空間における行方向 （図 3内での横方 向） である。 小容量メモリ制御部 1 1は、 1アンサンブル分のデータの小 容量メモリ部 1 2への転送が終了したことを確認したら、 小容量メモリ部 1 2内の 1アンサンブルのデータから同一深さ (一点) の検波信号を読み 出し、 血流演算部 6に転送する。 このときのデータの読み出し方向は、 図 3に 「読出し方向」 として矢印で示すように、 小容量メモリ部 1 2のメモ リ空間における列方向 （図 3内での縦方向） である。
このように、 第 1の実施形態の超音波ドプラ血流計によれば、 大容量メ モリ制御部 9、 大容量メモリ部 1 0、 小容量メモリ制御部 1 1、 小容量メ モリ部 1 2を設け、 大容量メモリ制御部 9が、 大容量メモリ部 1 0から小 容量メモリ部 1 2へ 1アンサンブル分のデータを行方向のみで読込み転送 する （図 2参照）。 これによつて、 列方向の遅い読書き速度に影響されるこ となく、 小容量メモリ部 1 2および血流演算部 6へデータを転送する事が 可能である。 従って、 大容量メモリ部 1 0を、 安価で小型の S D R AMで 構成しても、 小容量メモリ部 1 2および血流演算部 6への高速なデータ転 送を行える。 また、 小容量メモリ部 1 2の容量が、 上記の 1アンサンプルではなく、 血流演算に必要な 2点分の検波信号の容量がある場合においても、 大容量 メモリ部 1 0内に 2点分の検波信号が書込まれたら、 大容量メモリ部 1 0 内から行方向に連続するように 2点分の検波信号を読込み、 小容量メモリ 部 1 2へ転送することで、 高速な行方向の連続読込み回数が 2回になり、 遅い列方向の読込み速度の影響を減少することができる。
(第 2の実施形態）
次に、 本発明の第 2の実施形態にかかる超音波ドプラ血流計の概略構成 を図 4に示す。
図 4に示すように、 本実施形態にかかる超音波ドプラ血流計 1 1 0は、 複数の電気音響変換素子を持ち超音波を送受信する探触子 2 (超音波送受 信部）、探触子 2に向けて送信信号を送る送信部 1、電気信号に変えられた 信号に遅延を掛け受信信号とする受信部 3、 受信信号からドプラ遷移を受 けた成分を検出し検波信号とする位相検波部 4、 2アンサンブル分以上の 検波信号を格納する事が出来る外部メモリ部 1 7 (第 1の記憶部）、データ の入出力及び血流情報演算を行う演算ュニット 1 9 画像を構成するスキ ヤンコンバータ 7、演算結果の画像を表示するモニタ 8で構成されている。 演算ュニット 1 9は、 一つのハードウエアュニットとして形成されてお り、 第 1の入出力部 1 3、 第 2の入出力部 1 6、 第 3の入出力部 1 8、 演 算部 1 4、 内部メモリ部 1 5 (第 2の記憶部） で構成されている。
第 1の入出力部 1 3は、 位相検波部 4からの信号を受取る。 第 2の入出 力部 1 6は、 外部メモリ部 1 7と信号の入出力を行う。 第 3の入出力部 1 8は、 スキャンコンバータ 7へ出力を行う。 内部メモリ部 1 5 (第 2の記 憶部） は、 1アンサンブル分を格納できる容量があり、 血流情報演算に必 要なデ一夕を格納する。 演算部 1 4は、 内部メモリ部 1 5と第 1〜第 3の 入出力部との間の転送を制御する機能と、 血流情報を演算する機能とを有 する。
図 4における送信部 1、 探触子 2、 受信部 3、 位相検波部 4、 スキャン コンバータ部 7、 モニタ 8の構成及び動作については、 第 1の実施形態と 同様であるので、 その説明を省略する。
図 4と図 7とを比較すれば明らかなように、 本実施形態にかかる超音波 ドプラ血流計は、 従来の超音波ドプラ血流計と異なり、 位相検波部 4の出 力が演算ユニット 1 9へ入力されている。 また、 演算ユニット 1 9は、 外 部メモリ部 1 7への入出力とスキャンコンバータ 7への出力を行う。 外部メモリ部 1 7に使用するメモリは、 行方向の読書き速度が速く、 列 方向の読書き速度が遅い特性を持つ物とする。 このメモリとしては、 例え ば、 小型で安価な D R AMや S D R AM等が使用できる。
内部メモリ部 1 5に使用するメモリは、 ランダムアクセスを行ってもァ クセス速度が一定な特性を持つものとする。 このような条件を満たすメモ リとしては、 S R A Mが望ましい。
演算ユニット 1 9としては、 例えば、 D S Pまたは C P U等を用いるこ とができる。
以上のように構成された本実施形態の超音波ドプラ血流計 1 1 0の動作 について、 図 5のフローチャートを用いて説明する。
位相検波部 4から第 1の入力部 1 3へ送られた検波信号は、 演算部 1 4 の指示を受け、 第 2の入出力部 1 6を介して外部メモリ部 1 7へ記憶され る。 このとき、 外部メモリ部 1 7のアドレス空間の 1行に一本分の検波信 号を書き込む （ステップ S 4 0 1 )。
次に、 今、 外部メモリ部 1 7に書き込まれた 1本分の検波信号がアンサ ンブルの最後の検波信号かの真偽判定をする （ステップ S 4 0 2 )。 この判 定が偽の場合、 位相検波部 4から外部メモリ部 1 7に書き込む処理 （ステ ップ S 4 0 1 ) に戻る。 真の場合、 演算部 1 4は、 1アンサンブル分のデ 一夕を外部メモリ部 1 7から 1行ずつ読み出し、 内部メモリ部 1 5へ転送 する （ステップ S 4 0 3 )。 さらに、 演算部 1 4は、 内部メモリ部 1 5に格 納されたデータを読み、 1ライン分の血流情報を演算し、 演算結果を内部 メモリ部 1 5に格納する （ステップ S 4 0 4 )。
演算部 1 4は、 さらに、 内部メモリ部 1 5に格納された演算結果を、 第 3の入出力部 1 8を経由してスキャンコンバータ 7へ転送し （ステップ S 4 0 5 )、 その後、 ステップ S 4 0 1に戻る。
このように、 第 2の実施形態の超音波ドプラ血流計によれば、 外部メモ リ部 1 Ίと、 演算部 1 4および内部メモリ部 1 5を持つ演算ュニット 1 9 とを設け、 演箅部 1 4が、 そのデ一夕転送機能により、 外部メモリ部 1 7 から内部メモリ部 1 5へ 1アンサンブル分のデータを行方向のみで読み込 み転送する。 これにより、 外部メモリ部 1 7の列方向の遅い読書き速度に 影響されることなく、 内部メモリ部 1 5にデ一夕を転送する事が可能であ る。
更に、 内部メモリ部 1 5を有する演算ユニット 1 9を使用することによ り デ一夕転送機能および血流情報演算機能を有する演算部 1 4の動作を ソフトウェアで記述することが可能になり ハードウェアを実装した後も 動作内容を変更することが可能である。
なお、 第 2の実施形態の変形例として、 図 6に示すような構成も本発明 の一実施形態として考えられる。 図 6に示す構成では、 図 4に示した演算 部 1 4の二つの機能 (データ転送機能および血流情報演算機能) を分担さ せるために、 二つの演算処理回路 （データ転送部 2 0および血流演算部 2 1 ) を設ける。 そして、 これらのデータ転送部 2 0および血流演算部 2 1 に、 内部メモリ部 1 5に対するダイレクトメモリアクセス機能を持たせる ことにより、 血流情報を演算しながら、 データの転送を行うことが可能に なり、 血流情報の演算の高速化が行える。 このように、 第 2の実施形態の超音波ドプラ血流計によれば、 外部メモ リ 1 7から内部メモリ部 1 5へ 1アンサンブル分のデ一夕を行方向のみで 読込み転送することによって、 列方向の遅い読書き速度に影響されること なくデータを転送する事が可能である。 従って、 外部メモリ 1 7を、 安価 で小型の D R AMまたは S D R AM等で構成しても、 内部メモリ部 1 5へ のデータ転送を高速に行える。 また、 装置をより安価に構成することが可 能となる。
また、 上記の各実施形態において、 第 2の記憶部である小容量メモリ部 1 2または内部メモリ部 1 5の容量が小さい場合は、 第 1の記憶部である 大容量メモリ部 1 0または外部メモリ部 1 7から第 2の記憶部である小容 量メモリ部 1 2または内部メモリ部 1 5へ転送しょうとする 1アンサンブ ル分のデータを分割し、 分割されたデ一夕を、 第 1の記憶部のメモリ空間 の行方向に順次読み出して転送するようにすれば良い。 これにより、 第 2 の記憶部である小容量メモリ部 1 2または内部メモリ部 1 5の容量が小さ くても、 第 1の記憶部である大容量メモリ部 1 0または外部メモリ部 1 7 の読書き速度が遅い側の影響を少なくすることが出来る。
以上のように、 本発明によれば、 メモリ部に使用するメモリの特性が行 方向と列方向で読書き速度が異なる場合でも、 遅い読書き速度の影響を少 なくし、 血流情報演算部への転送を従来とほぼ同等に保ちつつ、 小型でか つ安価な超音波ドプラ血流測定装置を提供することができる。

Claims

m 求 の 範 囲
1 . 被検体の中に超音波パルスを送信し、 前記被検体の内部から反射 した超音波パルスエコーを受信する超音波送受信部と、
超音波パルスエコーからドプラ遷移を受けた成分を検出し検波信号とす る位相検波部と、
二次元のァドレス空間を有するメモリであって、 前記ァドレス空間の行 方向と列方向とでデータ読み書き速度が異なるメモリで構成され、 前記検 波信号を格納する第 1の記憶部と、
前記検波信号より血流情報を算出する血流情報演算部と、
前記第 1の記憶部よりも容量が小さく、 前記血流情報演算部で前記被検 体の任意の深度の点を演算するために必要なデータ量以上の容量を持つメ モリで構成され、 前記血流情報演算部の演算に用いられる検波信号を格納 する第 2の記憶部と、
前記第 1の記憶部から前記第 2の記憶部へ、 前記第 1の記憶部のァドレ ス空間の行方向または列方向のうちデータ読み書き速度が速い方向でのみ データ転送を行うデータ転送部とを備えたことを特徴とする超音波ドプラ 血流測定装置。
2 . 前記第 2の記憶部が、 前記血流情報演算部で前記被検体の任意の 深度の点を演算するために必要なデータ量の倍以上の容量を持つメモリで 構成され、
前記データ転送部が、 前記第 1の記憶部から前記第 2の記憶部へ、 前記 血流情報演算部で二点以上の演算に用いられる検波信号を転送する、 請求 の範囲 1に記載の超音波ドプラ血流測定装置。
3 . 前記第 1の記憶部が D R AMまたは S D R AMで構成された、 請 求の範囲 1または 2に記載の超音波ドプラ血流測定装置。
4 . 前記第.2の記憶部が S R AMで構成された、 請求の範囲 1〜3の いずれか一項に記載の超音波ドプラ血流測定装置。
5 . 前記血流情報演算部、 前記第 2の記憶部、 および、 前記データ転 送部が、 一つのハードウェアユニットに搭載され、
前記第 1の記憶部が前記ハードウエアユニットの外部メモリとして構成 された、 請求の範囲 1〜 3のいずれか一項に記載の超音波ドプラ血流測定
6 . 前記血流情報演算部および前記データ転送部の動作がプログラム により制御される、 請求の範囲 5記載の超音波ドプラ血流測定装置。
7 . 前記血流情報演算部および前記データ転送部が、 別個の演算処理 回路により構成され、
前記演算処理回路のそれぞれが前記第 2の記憶部に対してダイレクトメ モリアクセス機能を有する、 請求の範囲 5または 6に記載の超音波ドプラ 血流測定装置。
8 . 請求の範囲 6に記載の超音波ドプラ血流測定装置において前記血 流情報演算部および前記データ転送部の動作を制御するプログラムであつ て、
前記ハードウエアユニットに入力された信号を前記第 1の記憶部へ転送 する処理と、
前記第 1の記憶部のデータ量が、 血流情報演算部で前記被検体の任意の 深度の点を演算するために必要なデ一夕量を越えたかを判定する処理と、 前記判定処理の結果が真である場合、第 1の記憶部から第 2の記憶部へ、 第 1の記憶部のァドレス空間の行方向おょぴ列方向のうちデータ読み書き 速度が速い方向でのみデ一夕転送を行う処理と、
前記第 2の記憶部に格納された信号を用いて前記血流情報演算部に演算 を実行させる処理とを前記血流情報演算部および前記データ転送部に実行 させるためのプログラム。
9 . 請求の範囲 6に記載の超音波ドプラ血流測定装置において前記血 流情報演算部および前記データ転送部の動作を制御するプログラムを記録 した記録媒体であって、
前記プログラムが、
前記ハードウェアュニットに入力された信号を前記第 1の記憶部へ転送 する処理と、
前記第 1の記憶部のデータ量が、 血流情報演算部で前記被検体の任意の 深度の点を演算するために必要なデータ量を越えたかを判定する処理と、 前記判定処理の結果が真である場合、第 1の記憶部から第 2の記憶部へ、 第 1の記憶部のァドレス空間の行方向および列方向のうちデータ読み書き 速度が速い方向でのみデータ転送を行う処理と、
前記第 2の記憶部に格納された信号を用いて前記血流情報演算部に演算 を実行させる処理とを前記血流情報演算部および前記データ転送部に実行 させるプログラムであることを特徴とする記録媒体。
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