JP2679814B2 - 超音波ドプラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波診断において使用され、エコートラ
ッキング手段を設けた超音波ドプラ装置に関する。

（従来の技術） 従来、超音波ドプラ装置は例えば被検体の血管内の血
流情報の計測を行い、診断情報を得ている。しかし、こ
の超音波ドプラ装置に使用されるパルスドプラ法では、
サンプルポジションがある深さに固定されているので、
揺動する血管内に常在させることができず、血流情報を
連続的に得ることができなかった。そこでこの問題の解
決手段としてエコートラッキング法がある。このエコー
トラッキング法は、得られるエコー信号を常に追従する
すなわちトラッキングを行なうものであり、血管壁をPL
L回路（Phase Locked Loop）により追跡し、サンプルポ
ジションを追跡点から一定距離に保ち、血流内に常在さ
せるようにしたものである。

第４図は前記エコートラッキング法を説明するための
タイミングチャートを示す図である。レートパルスａは
超音波ルスを送信する周期で発生するパルスであり、こ
のレートパルスａの後縁で送信パルスを発生している。
レートパルスａの間隔は例えば250μｓ（超音波繰返し
周波数4KHz）である。受信エコー信号ｂは血管から得ら
れた信号であり、血管の前壁および後壁のエコー，およ
びその間に血管内の血流による微弱なエコーが現われて
いる。

トラッキングパルスｃはPLL回路等によりトラッキン
グを血管後壁（血管前壁でもよい）（図中P1,P2）にか
けることによりトラッキングパルスTP1,TP2を発生する
ものである。このトラッキングパルスTPは血管後壁の動
きに追従して動くものとなっている。サンプルポジショ
ンｄはあるレートのトラッキングパルスから一定距離を
おいて、次レートの血管内にサンプルポジションが来る
ように調整されている。したがって、サンプルポジショ
ンを常に血管内に位置させることができる。

一方、上記の方法に加えて直交位相検波回路のリファ
レンス信号の位相をトラッキングパルスの動きに同期さ
せる方法がある（追従型リファレンス信号ｅ）。この方
法は図示の如くあるトラッキングパルスの前縁からリフ
ァレンス信号の発振を開始し、次レートのサンプルポジ
ションパルスの後縁で停止させるものである。

すなわちこの方法は血管が揺動することによりドプラ
成分が発生し、このドプラ成分が血流信号に加算される
ので、この影響を除去すべく設けられたものである。こ
のようにエコートラッキング法はサンプルポジションを
常に揺動血管内に位置させ、かつリファレンス追従型に
して、血管の揺動によるドプラ成分を除去する。

次に、エコートラッキング法を第５図および第６図を
参照して説明する。第５図は上記方法の作用を説明する
ためのタイミングチャートを示す図であり、第６図はト
ラッキング回路本体30と、追従型サンプルポジション発
生器31とからなるエコートラッキング回路３の詳細を示
す図である。すなわち、レートパルスａに対する受信エ
コーｂのうち、壁エコーの部分の時間軸が拡大して表示
されている。まず、前記受信エコーｂが波形整形回路30
aにより波形整形され、ディジタル信号化された整形波
ｃが得られる。前記整形波ｃの点α１でトラッキングが
かけられるものとし、トラッキングパルスｄの幅は前記
受信エコーｂの半波長とする。そして前記整形波ｃと、
トラッキングパルス発生器30jからトラッキングパルス
と、がそれぞれパルスDi発生・ホールド回路30b,パルス
Ci発生・ホールド回路30cに入力される。

これらによりそれぞれ前記点α１より左側の面積はｅ
のC1（（−）値）、右側の面積はD1（（＋）値）とな
る。そして加算器30dにより和C1＋D1が求められる。パ
ルスA1においては、|C1|＜D1|であるので、（＋）の値
になる。このトラッキングパルスｄは常にCi＋Di＝０と
なるように移動するように制御される。ｆはその制御の
様子を示した図であり、Ci＋Di値ホールド回路30eによ
りCi＋Diの値をホールドして積分回路30hにより積分曲
線Ｆが得られる（（＋）の値なら増加する。（−）の値
なら減少する）。

そして前記積分波形と、鋸歯状波Ei発生器30iからの
鋸歯状波Ei＋１とが前記トラッキングパルス発生器30j
に入力される。そうすると、積分波形と、鋸歯状波Ei＋
１との交点でトラッキングパルスAi＋１が発生する。第
５図の場合には、Cl＋D1は（＋）であるので、Ｆは増加
しE2との交点G2点からトラッキングパルスA2が発生す
る。そしてトラッキングパルスが追従型サンプルポジシ
ョン発生器31に入力されてサンプルポジションが血管内
に相当するエコーの位置に発生する。またトラッキング
パルスが図示しない追従型リファレンス信号発生器（第
１図においては符号23）に入力されて、トラッキングパ
ルスに位相が同期したリファレンス信号が発生する。

なお、トラッキング回路３は、そのトラッキング回路
本体30に、トラッキングON/OFFスイッチ30g及びこれに
応動してCi＋Di値ホールド回路30eと積分回路30hとの信
号ラインを入り切りする切換器30fを有し、オペレータ
の所望にてトラッキング動作の開始／停止を行うことが
できるようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍上述した従来の超音波ドプラ装置にあって
は、次のような問題がある。すなわち、トラッキング動
作に関し、第５図に示す受信エコーｂは、位相が乱れて
いないものであるので、整形波形ｃ及びこの整形波形ｃ
から得られるトラッキングパルスｄも上述したように正
規の動作が行われる。

しかし、何等かの原因により、トラッキングしている
血管のエコー信号の振幅が極端に小なくなることがあ
る。このような場合、スペックル等が発生し、位相が乱
れることがある。そうすると、トラッキングが外れ、ト
ラッキングパルスが数波長ずれるようになり、サンプル
ポジションは揺動する血管内から外れてしまう。また、
追従型リファレンス信号もトラッキングの外れに伴って
位相がずれてしまう。このような場合、検出された情報
は、揺動する血管内の血流情報を適確に捕えたものでは
ないので、正確な診断を行うことができない、という問
題点があった。

そこで本発明の目的は、トラッキングしている血管の
エコー信号が極端に小さくなった場合であっても、正確
な血流診断を行うことを可能とした超音波ドプラ装置を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を講じた構成としている。すなわち、本
発明は、被検体の生体内循環器組織中の血流に対して超
音波を送信し、これによって得たエコー信号から前記血
流によって偏移を受けたドブラ成分を弁別するに際し、
前記エコー信号に対してあるポイントを定め、このポイ
ントを超音波送信レート毎のエコー信号に追従させるこ
とにより前記弁別の精度を高めるエコートラッキング手
段を備えた超音波ドプラ装置において、前記エコー信号
を包絡線検波した出力に基づき該エコー信号が異常であ
ると判定されたときに前記トラッキング手段の動作を停
止する手段を具備したことを特徴とする。

（作用） このような手段を講じたことにより、トラッキングし
ている血管のエコー信号が極端に小さくなった場合であ
っても、トラッキングが外れるような受信エコーを受信
したときには、トラッキング動作を停止するので、誤っ
た情報を呈示することがなくなり、よって、正確な診断
を行うことが可能になる。

（実施例） 以下本発明にかかる超音波ドプラ装置の一実施例を第
１図を参照して説明する。

本実施例の超音波ドラプ装置は、超音波B/Mモード像
映像化装置１と、ドプラユニット２と、エコートラッキ
ング回路３と、異常エコー検出回路４と、トラッキング
停止回路５とから構成されている。

そして、本実施例装置が特徴とするところは、異常エ
コー検出回路４により、超音波B/Mモード像映像化装置
１のB/Mモード像検出部17から受信エコーの包絡線検波
出力を受け、受信エコーがトラッキングが外れるような
振幅が小さいものであると判定されると、トラッキング
停止回路５に対し指令を与え、トラッキング停止回路５
はエコートラッキング回路３に対し動作停止のための信
号（例えば第６図におけるトラッキングON/CFFスイッチ
30gに対する指令）を発するようにしている。

超音波B/Mモード映像化装置１は、超音波ビームを被
検体Ｐの内部の血管BVに向けて送波し、受波したエコー
信号を後述するプリアンプ14に送出するアレイ型超音波
プローブUPを有する。

超音波B/Mモード像映像化装置１は、このプローブUP
に対し例えばバースト信号を与えるパルサ10,このパル
サ10を駆動するパルサ駆動器11,このパルサ駆動器11に
対し送信かかる振動子毎の遅延信号を与える送信遅延器
12、後述する基準信号発生器21からの基準信号を受け
て、これを分周してレートパルス信号を発生するレート
パルス発生器13からなる超音波送信系を有する。

超音波B/Mモード像映像化装置１は、プローブUPから
のエコー信号を増幅するプリアンプ14,このプリアンプ1
4の出力のエコー信号を振動子毎に受信遅延する受信遅
延器15,この受信遅延器15から出力された各振動子毎の
信号を加算する加算器16からなる超音波受信系を有す
る。

超音波B/Mモード像映像化装置１は、超音波受信系か
らの加算エコー信号を例えばＢモード像の検出にあって
は包絡線検波を行うB/Mモード像検出部17と、このB/Mモ
ード像検出部17から出力されるB/Mモード像とドプラユ
ニット２から出力さるドプラ情報とを合成するディジタ
ル・スキャン・コンバータからなる合成部18と、この合
成部18の出力を表示する表示部19とにより構成されてい
る。

ドプラ処理部２は次のように構成されている。直交位
相検波器20は前記加算器16からエコー信号を入力し且つ
後述する基準信号発生器21または追従型リファレンス信
号発生器23からの信号を入力して混合するミキサ20a
と、このミキサ20aの出力信号から高周波成分を除去し
ドプラ信号成分を取出すLPE（ロー・パス・フィルタ）2
0bとを有している。リファレンス信号の位相を固定する
場合には、基準信号発生器21のリファレンス信号をスフ
ッチ22を介してミキサ20aに入力し、リファレンス信号
の位相をトラッキングパルスに同期させる場合には、追
従型リファレンス信号発生器23のリファレンス信号をス
イッチ22を介してミキサ20aに入力している。

サンプル回路24はLPF20bからの信号をスイッチ25を介
して後述する固定型サンプルポジション発生器26又はエ
ラートラッキング回路３の追従型サンプルポジション発
生器31からのサンプリングパルスを用いて血流エコーに
相当する部位をサンプリングし、積分・ホールド器27は
前記サンプリングされた信号をサンプリングパルスの幅
だけ積分し且つ１レート分ホールドするものである。BP
F（バンド・パス・フィルタ）28は高い周波数成分およ
び血管壁等の不要な動きによるドップラ偏移（クラッ
タ）を除去し、FFT（高速フーリエ変換）演算回路29はB
PF28の出力信号をFFT（高速フーリエ変換）法により周
波数分析している。

エコートラッキング回路３は次のように構成されてい
る。すなわち、トラッキング回路本体30は、超音波受信
系の加算器16からのエコー信号を入力してこれを波形整
形してディジタル信号化し、トラッキングパルスを発生
している。このトラッキングパルスを用いて、追従型リ
ファレンス信号発生器23によりトラッキングパルスに位
相の同期したリファレンス信号を発生し、追従型サンプ
ルポジション発生器31により血管内を追跡するサンプリ
ングパルスを発生する。なお、詳細は第４図〜第６図に
示したものと同じである。

第２図を参照して異常エコー検出回路４及びトラッキ
ング停止回路５の詳細について説明する。すなわち、異
常エコー検出回路４は、受信エコーの異常／正常をエッ
ジの有無により検出するものであって、B/Mモード像検
出部17における包絡線検波回路17aからの加算受信エコ
ーの包絡線検波出力を微分処理する微分器4aと、オペレ
ータの所望により異常エコー基準としてのスレッシュホ
ールドレベルを設定することができるスレッシュホール
ドレベル設定器4bと、微分器4aの出力に対しスレッシュ
ホールドレベル設定器4bの出力つまりスレッシュホール
ドレベルを設定することにより受信エコーのエッジを検
出するエッジ検出器4cと、このエッジ検出器4cの出力に
基づき異常エコーが受信されている期間に相当する信号
を発する異常エコーゲート幅設定器4dとから構成されて
いる。

また、トラッキング停止回路５は、異常エコー検出回
路４により検出された異常エコーの期間に相当するパル
ス（異常エコーゲート幅）が出力され、且つこの時間に
トラッキングパルスが発生している（トラッキング回路
本体30からの信号を受けている）ことを条件に信号を出
力するゲート回路5aと、このゲート回路5aの出力を受け
てエコートラッキング回路３の第６図に示すトラッキン
グON/OFFスイッチ30gに指令を与えるトラッキング停止
信号発生器5bとから構成されている。

次に、このように構成された実施例の作用を説明す
る。すなわち、被検体Ｐに送波された超音波パルスは、
血管BVで反射されてプローブUPにより受波され、そのエ
コー信号はプリアンプ14,受信遅延回路15,加算器16から
なる超音波受信系を通してB/Mモード像検出部17と、ド
プラユニツト２と、エコートラッキング回路３に出力さ
れる。

ここで、エコー信号が第５図に示すようなもので無く
して振幅が極端に小さいものであるとする。

このような場合、異常エコー検出回路４はエコー信号
の異常期間を検知し、該検知信号はトラッキング停止回
路５を介してエコートラッキング回路３に与えられ、エ
コー異常期間内にあってトラッキング動作は中断され
る。この場合、第３図に示すように、トラッキングパル
スは動作が中断した位置で停止し（積分値の維持）、そ
して、エコーの異常が無くなると、トラッキングパルス
は上述の停止位置から再び動作して、トラッキング動作
は再開される。すなわち、トラッキングパルスｄがエコ
ー信号の追従を始める。ただし、トラッキングパルスが
停止した期間もこのトラッキングパルスｄは追従型リフ
ァレンス信号発生器23を駆動する。このリファレンス信
号はスイッチ22を介してミキサ20aに入力される。そう
すると、エコー信号はミキサ20aにより前記追従型リフ
ァレンス信号と混合され、LPE20bにより低域フィルタリ
ングされ直交位相検波される。この検波出力は、サンプ
ル回路24によりサンプリングされ、積分・ホールド回路
27を介してBPF28により高い周波数成分及びクラックが
除去され、さらにFFT演算回路29により周波数分析さ
れ、血流情報を得ることができる。

このように本実施例によれば、トラッキングパルス
を、エコー信号の包絡線検波出力に基づいて判定される
異常期間にあって停止するようにしたことにより、検出
された情報は、揺動する血管内の血流情報を適確に捕え
たものとなり、正確な診断を行うことができるものであ
る。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能
であるのは勿論である。

［発明の効果］ 以上のように本発明では、エコー信号を包絡線検波し
た出力に基づき該エコー信号が異常であると判定された
ときにトラッキング手段の動作を停止する手段を具備し
たことにより、トラッキングしている血管のエコー信号
が極端に小さくなった場合であっても、トラッキングが
外れるような受信エコーを受信したときには、トラッキ
ング動作を停止するので、誤った情報を呈示することが
なくなり、よって、正確な診断を行うことが可能にな
る。

よって本発明によれば、トラッキングしている血管の
エコー信号が極端に小さくなった場合であっても、正確
に血流診断を行うことを可能とした超音波ドプラ装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波ドプラ装置の一実施例を示
す構成図、第２図は同実施例における異常エコー検出回
路及びトラッキング停止回路の詳細を示す図、第３図は
同実施例の作用を示す図、第４図はエコートラッキング
法を示す図、第５図はトラッキングパルスの発生を示す
図、第６図はエコートラッキング回路を示す図である。 UP……超音波アレイプローブ、１……超音波B/Mモード
像映像化装置、２……ドプラユニット、３……エコート
ラッキング回路、30……トラッキング回路本体、31……
追従型サンプルポジション発生器、４……異常エコー検
出回路、５……トラッキング停止回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−193648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−277945（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体の生体内循環器組織中の血流に対し
   て超音波を送信し、これによって得たエコー信号から前
   記血流によって偏移を受けたドブラ成分を弁別するに際
   し、前記エコー信号に対してあるポイントを定め、この
   ポイントを超音波送信レート毎のエコー信号に追従させ
   ることにより前記弁別の精度を高めるエコートラッキン
   グ手段を備えた超音波ドプラ装置において、前記エコー
   信号を包絡線検波した出力に基づき該エコー信号が異常
   であると判定されたときに前記トラッキング手段の動作
   を停止する手段を具備したことを特徴とする超音波ドプ
   ラ装置。