JP3521918B2 - 超音波ドプラ血流計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、被検体内へ超音波を送
受信して得られた反射エコー信号から血流によりドプラ
偏移を受けた信号を取り出し、血流情報を二次元表示す
る超音波ドプラ血流計測装置に関し、特に診断部位の血
流について動脈血流であるか又は静脈血流であるかを判
定しそれぞれを色分け表示することができる超音波ドプ
ラ血流計測装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のこの種の超音波ドプラ血流計測装
置は、図５に示すように、被検体内に超音波を送受信す
る探触子１と、この探触子１を制御して超音波を送信す
ると共に受信した反射波の信号を増幅する超音波送受信
回路２と、この超音波送受信回路２で得た反射エコー信
号から上記被検体内の血流によりドプラ偏移を受けた周
波数信号を取り出すドプラ復調回路３と、このドプラ復
調回路３からの周波数信号を用いて被検体内の血流速度
を演算する血流速度演算回路４と、この血流速度演算回
路４からの血流速度情報を記憶する血流速度フレームメ
モリ５と、この血流速度フレームメモリ５からのデータ
を入力して血流状態に応じた色信号に変換する色信号変
換表示回路６と、この色信号変換表示回路６からの色信
号を入力して色分け表示する画像表示器７とを有して成
っていた。そして、上記探触子１で被検体内部の診断部
位の血管に向けて超音波を送信し、上記血管内の赤血球
で反射し受信した超音波のドプラ偏移周波数を計測し
て、その血流情報を画像表示器７に二次元に表示してい
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波ドプラ血流計測装置においては、上記色信号
変換表示回路６により、血流速度フレームメモリ５から
のデータを入力して血流速度に応じた色信号に変換し、
例えば探触子１の方へ向かってくる血流を赤色系の色
で、探触子１から遠去かる血流を青色系の色で色分け表
示することはできるが、その表示された血流が動脈血流
であるか又は静脈血流であるかは表示できないものであ
った。すなわち、血流の方向性は判定して色分け表示で
きても、その血流が動脈か静脈かを判定してその区別を
表示することはできなかった。 【０００４】この場合、例えば肝臓や腎臓のようにたく
さんの血管が複雑に走っている診断部位において、何ら
かの不具合により血流が途絶しているときは、それが動
脈血流なのか或いは静脈血流なのかがわからないと、医
師等は正しい診断ができないことがあった。このような
場合、医師等は、解剖学的な知識に基づいて不具合が生
じている血流部分が、動脈系血管か或いは静脈系血管に
よるものなのかを考えながら診断していた。従って、診
断に時間がかかり、能率が低下するものであった。ま
た、医師等により判断に個人差が生じ、正確な診断がで
きないことがあった。 【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、診断部位の血流について動脈血流であるか又は静
脈血流であるかを判定しそれぞれ色分け表示することが
できる超音波ドプラ血流計測装置を提供することを目的
とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波ドプラ血流計測装置は、被検体
内に超音波を送受信する探触子と、この探触子を制御し
て超音波を送信すると共に受信した反射波の信号を増幅
する超音波送受信回路と、この超音波送受信回路で得た
反射エコー信号から上記被検体内の血流によりドプラ偏
移を受けた周波数信号を取り出すドプラ復調回路と、該
取り出された周波数信号を用いて被検体内の血流速度を
演算する血流速度演算回路と、該演算され出力された時
系列の血流速度情報を血流計測に従って順次記憶すると
共に個々のフレームメモリを切り換えて順次繰り返して
記憶する複数の血流速度フレームメモリと、この複数の
血流速度フレームメモリにおける同一アドレスの記憶内
容を読み出し最大血流速度と最小血流速度とを抽出する
手段と、該抽出された最大血流速度と最小血流速度との
差を求める手段と、該求められた最大血流速度と最小血
流速度との差を予め設定されたしきい値と比較し当該ア
ドレスに記憶された血流情報が動脈血流に関するものか
又は静脈血流に関するものかを判定する手段と、この判
定結果を入力し動脈血流と静脈血流とで異なる色情報を
付与する色信号変換表示回路と、該色情報が付与された
信号を入力して動脈血流と静脈血流とを色分け表示する
画像表示器とを備えたものである。 【０００７】 【作用】このように構成された超音波ドプラ血流計測装
置は、血流速度演算回路で演算され出力された時系列の
血流速度情報を血流計測に従って順次記憶すると共に複
数の血流速度フレームメモリを切り換えて順次繰り返し
て記憶し、この複数の血流速度フレームメモリにおける
同一アドレスの記憶内容を読み出し最大血流速度と最小
血流速度とを抽出し、該抽出された最大血流速度と最小
血流速度との差を求め、該求められた最大血流速度と最
小血流速度との差を予め設定されたしきい値と比較し当
該アドレスに記憶された血流情報が動脈血流に関するも
のか又は静脈血流に関するものかを判定して、この判定
結果を色信号変換表示回路へ入力し動脈血流と静脈血流
とで異なる色情報を付与し、該色情報が付与された信号
を画像表示器へ入力して動脈血流と静脈血流とを色分け
表示するように動作する。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波ドプラ血流
計測装置の実施例を示すブロック図である。この超音波
ドプラ血流計測装置は、被検体内へ超音波を送受信して
得られた反射エコー信号から血流によりドプラ偏移を受
けた信号を取り出し血流情報を二次元表示するもので、
探触子１と、超音波送受信回路２と、ドプラ復調回路３
と、血流速度演算回路４と、血流速度フレームメモリ５
と、色信号変換表示回路６と、画像表示器７とを有し、
さらに最大血流速度判定回路８ａ及び最小血流速度判定
回路８ｂと、血流判定回路９とを備えて成る。 【０００９】上記探触子１は、超音波を被検体内の診断
部位に向けて打ち出すと共にその反射波を受信するもの
で、図示省略したがその中には超音波の発生源であると
共に反射波を受信する振動子が内蔵されている。超音波
送受信回路２は、上記探触子１を制御して超音波を発生
させると共に受信した反射波の信号を増幅するもので、
図示省略したがその内部には制御回路及びパルス発生器
並びに受信増幅器等を有している。 【００１０】ドプラ復調回路３は、上記超音波送受信回
路２で得た反射エコー信号を入力し被検体内の血流によ
りドプラ偏移を受けた周波数信号を取り出すもので、図
示省略したがその内部には、上記探触子１から送受信す
る超音波の周波数付近で発振する参照周波数信号を発生
する局部発振器と、この局部発振器からの参照周波数信
号の位相を例えば９０度ずらす９０度位相器と、上記反
射エコー信号と局部発振器又は９０度位相器からの参照
周波数信号とを乗算するミキサ回路と、このミキサ回路
の出力のうち低周波数成分を取り出す高域遮断フィルタ
とを有している。 【００１１】血流速度演算回路４は、上記ドプラ復調回
路３から出力されるドプラ偏移を受けた周波数信号（以
下「ドプラ信号」という）を用いて被検体内の血流速度
を演算するもので、その内部には、上記ドプラ信号を入
力して診断部位血管の血流の平均速度を求める平均速度
演算部及び上記血流の速度分散を求める速度分散演算部
などを有している。また、血流速度フレームメモリ５
は、上記血流速度演算回路４から出力される血流速度情
報を一旦記憶するものである。 【００１２】さらに、色信号変換表示回路６は、上記血
流速度フレームメモリ５から読み出したデータについ
て、後述の最大血流速度判定回路８ａ及び最小血流速度
判定回路８ｂと血流判定回路９とを介して得られたデー
タを入力してその血流状態に応じた色信号に変換すると
共に、ディジタル信号をビデオ信号に変換するものであ
る。そして、画像表示器７は、上記色信号変換表示回路
６から出力される色信号（ビデオ信号）を入力して例え
ば赤色又は青色に色分け表示するもので、カラー表示の
テレビモニタから成る。 【００１３】ここで、本発明においては、上記血流速度
フレームメモリ５は、複数枚、例えば５枚のフレームメ
モリ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅから成ると共に、こ
れらの血流速度フレームメモリ５ａ〜５ｅの後段に最大
血流速度判定回路８ａ及び最小血流速度判定回路８ｂが
並列に設けられ、さらにこれらの後段に血流判定回路９
が設けられている。上記複数の血流速度フレームメモリ
５ａ〜５ｅは、時系列的に並ぶ複数の画像データを順次
記憶するもので、一つの血流速度フレームメモリに一画
面分の画像データを書き終えると、次の血流速度フレー
ムメモリにその次の一画面分の画像データを書き込むよ
うになっており、以下これを順次繰り返すように構成さ
れている。 【００１４】最大血流速度判定回路８ａは、上記複数の
血流速度フレームメモリ５ａ〜５ｅの中から同一アドレ
ス（Ｘ，Ｙ）ごとにそれぞれの血流速度情報を一度に読
み出し、それらのうちいずれが最大であるかを判定して
抽出するものである。また、最小血流速度判定回路８ｂ
は、同じく上記複数の血流速度フレームメモリ５ａ〜５
ｅの中から同一アドレス（Ｘ，Ｙ）ごとにそれぞれの血
流速度情報を一度に読み出し、それらのうちいずれが最
小であるかを判定して抽出するものである。このよう
に、最大血流速度と最小血流速度とを判定するのは、生
体血流において、動脈血流は、心臓の拍動の影響を強く
受け、図２に示すように、ある時間内における血流速度
の最大値と最小値との差が大きいという特徴を示し、一
方、静脈血流は、心臓の拍動の影響が少なく、図３に示
すように、血流速度は略一定で定常流に近いという特徴
を示すことから、この血流速度の変化の様子から動脈血
流又は静脈血流の区別を判定しようとするためである。 【００１５】そして、血流判定回路９は、上記最大血流
速度判定回路８ａ及び最小血流速度判定回路８ｂから出
力される最大血流速度及び最小血流速度の情報を入力し
て動脈血流又は静脈血流の区別を判定し、その判定信号
を前記色信号変換表示回路６へ送出するもので、上述の
図２及び図３に示す血流速度の特徴を用いて次のように
して判定する。すなわち、医師等の操作者は、図２及び
図３に示す血流速度の変化の様子から、最大血流速度と
最小血流速度との差の値について或るしきい値を設定し
ておき、上記最大血流速度判定回路８ａ及び最小血流速
度判定回路８ｂから入力する血流速度の差が上記設定し
たしきい値より大きければその部位の血流は動脈血流で
あると判定し、その差が上記のしきい値より小さければ
その部位の血流は静脈血流であると判定する。このよう
な判定を、各血流速度フレームメモリ５ａ〜５ｅの全フ
ィールドについて行うこととなる。 【００１６】そして、上記血流判定回路９から出力され
る判定信号は、前記色信号変換表示回路６へ入力され
る。この色信号変換表示回路６では、上記入力した動脈
血流又は静脈血流の判定信号をもとに、例えば動脈血流
と判定されたデータは赤色系の色信号に変換し、静脈血
流と判定されたデータは青色系の色信号に変換する。そ
の後、それぞれの色信号は、ビデオ信号に変換される。
そして、上記色信号変換表示回路６から出力されるビデ
オ信号は画像表示器７へ入力し、例えば動脈血流の部分
は赤色に、静脈血流の部分は青色に色分けして表示され
る。これにより、上記画像表示器７の画面表示を見れ
ば、どの部分が動脈血流でどの部分が静脈血流であるか
が一目でわかる。 【００１７】図４は本発明の第二の実施例を示すブロッ
ク図である。この実施例は、図１に示す例えば５枚の血
流速度フレームメモリ５ａ〜５ｅの代りに、前記血流速
度演算回路４からの血流速度情報を直接最大血流速度判
定回路８ａ及び最小血流速度判定回路８ｂへ入力させる
と共に、それぞれの判定回路８ａ，８ｂの後段に血流速
度フレームメモリ５ａ，５ｂを１枚ずつ設け、これらの
血流速度フレームメモリ５ａ，５ｂからのデータを血流
判定回路９へ入力させるようにしたものである。この場
合、上記最大血流速度判定回路８ａには、前記血流速度
演算回路４にて演算された新しい血流速度情報Ｖnewが
次々に入力されると共に、この最大血流速度判定回路８
ａで判定された過去の最大血流速度のデータを記憶して
いる第一の血流速度フレームメモリ５ａから読み出した
前回までの最大血流速度のデータＶmaxoldが順次入力さ
れる。また、最小血流速度判定回路８ｂには、前記血流
速度演算回路４にて演算された新しい血流速度情報Ｖne
wが次々に入力されると共に、この最小血流速度判定回
路８ｂで判定された過去の最小血流速度のデータを記憶
している第二の血流速度フレームメモリ５ｂから読み出
した前回までの最小血流速度のデータＶminoldが順次入
力される。 【００１８】この状態で、上記最大血流速度判定回路８
ａでは、例えば１心拍の期間内で、上記のデータＶnew
とＶmaxoldとを比較し、 Ｖnew≧Ｖmaxold ならば、このＶnewのデータを新たな最大血流速度のデ
ータとして判定し、後続の第一の血流速度フレームメモ
リ５ａに記憶すると同時に、その後段の血流判定回路９
に新しい最大血流速度のデータを送出する。また、も
し、 Ｖnew＜Ｖmaxold ならば、このＶmaxoldのデータをそのまま最大血流速度
のデータとして判定し、第一の血流速度フレームメモリ
５ａのデータを更新することなく、その最大血流速度の
データＶmaxoldを後段の血流判定回路９へ送出する。 【００１９】同様にして、上記最小血流速度判定回路８
ｂでは、例えば１心拍の期間内で、上記のデータＶnew
とＶminoldとを比較し、 Ｖnew≦Ｖminold ならば、このＶnewのデータを新たな最小血流速度のデ
ータとして判定し、後続の第二の血流速度フレームメモ
リ５ｂに記憶すると同時に、その後段の血流判定回路９
に新しい最小血流速度のデータを送出する。また、も
し、 Ｖnew＞Ｖminold ならば、このＶminoldのデータをそのまま最小血流速度
のデータとして判定し、第二の血流速度フレームメモリ
５ｂのデータを更新することなく、その最小血流速度の
データＶminoldを後段の血流判定回路９へ送出する。 【００２０】その後の動作は、図１に示す第一の実施例
の場合と全く同様となる。そして、この第二の実施例の
場合は、血流速度フレームメモリは２枚だけでよいの
で、必要なフレームメモリを少なくして装置のコスト低
下を図ることができる。 【００２１】 【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
血流速度演算回路で演算され出力された時系列の血流速
度情報を血流計測に従って順次記憶すると共に複数の血
流速度フレームメモリを切り換えて順次繰り返して記憶
し、この複数の血流速度フレームメモリにおける同一ア
ドレスの記憶内容を読み出し最大血流速度と最小血流速
度とを抽出し、該抽出された最大血流速度と最小血流速
度との差を求め、該求められた最大血流速度と最小血流
速度との差を予め設定されたしきい値と比較し当該アド
レスに記憶された血流情報が動脈血流に関するものか又
は静脈血流に関するものかを判定して、この判定結果を
色信号変換表示回路へ入力し動脈血流と静脈血流とで異
なる色情報を付与し、該色情報が付与された信号を画像
表示器へ入力して動脈血流と静脈血流とを色分け表示す
ることができる。従って、医師等は、従来のように表示
画像を見ながら解剖学的な知識に基づいて動脈系血管か
或いは静脈系血管かを考えながら診断することなく、一
目で判断することができる。このことから、短時間で正
確な診断をすることが可能となり、診断の能率を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明による超音波ドプラ血流計測装置の実
施例を示すブロック図、 【図２】 生体内血流における動脈血流の速度変化の特
徴を示すグラフ、 【図３】 生体内血流における静脈血流の速度変化の特
徴を示すグラフ、 【図４】 本発明の第二の実施例を示すブロック図、 【図５】 従来の超音波ドプラ血流計測装置を示すブロ
ック図。 【符号の説明】 １…探触子、 ２…超音波送受信回路、 ３…ドプラ復
調回路、 ４…血流速度演算回路、 ５，５ａ〜５ｅ…
血流速度フレームメモリ、 ６…色信号変換表示回路、
７…画像表示器、 ８ａ…最大血流速度判定回路、
８ｂ…最小血流速度判定回路、 ９…血流判定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田 辺 浩 二 千葉県柏市新十余二２番１号 株式会社 日立メディコ大阪工場柏分工場内 (56)参考文献 特開 平３−191951（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−95947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−183750（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−112542（ＪＰ，Ａ) 斉藤勝英“さい帯動脈血流連度汲形解 析による胎児管理”慶應医学，1989年, 第66巻，第２号，第433−443頁 久直史“肝腫瘍におけるドプラ信号の 解析”慶應医学，1991年，第68巻，第３ 号，第415−424頁

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被検体内に超音波を送受信する探触子
   と、この探触子を制御して超音波を送信すると共に受信
   した反射波の信号を増幅する超音波送受信回路と、この
   超音波送受信回路で得た反射エコー信号から上記被検体
   内の血流によりドプラ偏移を受けた周波数信号を取り出
   すドプラ復調回路と、該取り出された周波数信号を用い
   て被検体内の血流速度を演算する血流速度演算回路と、
   該演算され出力された時系列の血流速度情報を血流計測
   に従って順次記憶すると共に個々のフレームメモリを切
   り換えて順次繰り返して記憶する複数の血流速度フレー
   ムメモリと、この複数の血流速度フレームメモリにおけ
   る同一アドレスの記憶内容を読み出し最大血流速度と最
   小血流速度とを抽出する手段と、該抽出された最大血流
   速度と最小血流速度との差を求める手段と、該求められ
   た最大血流速度と最小血流速度との差を予め設定された
   しきい値と比較し当該アドレスに記憶された血流情報が
   動脈血流に関するものか又は静脈血流に関するものかを
   判定する手段と、この判定結果を入力し動脈血流と静脈
   血流とで異なる色情報を付与する色信号変換表示回路
   と、該色情報が付与された信号を入力して動脈血流と静
   脈血流とを色分け表示する画像表示器とを備えたことを
   特徴とする超音波ドプラ血流計測装置。