JPH012631A - 超音波ドップラ血流計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、医用分野において、生体内の血流速度の測定
を行なうために用い、特に−本の音響ライン上に多数の
サンプルボリウムを有し、血流速度分布を２次元的に表
示する超音波ドツプラ血流計に関するものである。

従来の技術　　、 超音波ドツプラ血流計は、生体内部で移動する物体、特
に血流の速度を知る上で非常に有用である。

従来、一般に普及している超音波ドツプラ血流計では、
超音波パルスを用いて生体内の一点、あるいは、数点の
速度情報を得るのみであった。しかし、近時、血流速度
を２次元的に表示し、速度分布を一目で得ることができ
る超音波ドツプラ血流計が実用化されている。この超音
波ドツプラ血流計としては、例えば、特開昭５８−１８
８４３３号公報等に記載されている構成が知られている
。以下、従来の超音波ドツプラ血流計について説明する
。

２次元素示の超音波ドツプラ血流計では、血流速度分布
を表示するため、送受している音響走査線上の全深度の
速度を検出、演算し、順次音響走査線を走査させながら
２次元の速度分布情報を得ている。この速度情報は、あ
る走査線で得られたエコー信号をその中心周波数に近い
周波数を持つ複素信号によって直交検波し、高周波成分
を除去した後、Ａ／Ｄ変換し、ディジタル信号処理を行
なうことによって得られる。−本の走査線上で速度情報
を得るためには、送受信を複数回繰り返して行ない、こ
の間のエコー信号の変化を分析して速度情報として表示
する。一般的な、−点、または数点のサンプルボリウム
を有するパルスドラグラ血流計では、クラッタ成分を除
去するため、Ａ／Ｄ変換する以前にアナログバイパスフ
ィルタ（クラッタフィルタ）が用いられているが、速度
分布表示を行なう場合には、特定深度のドツプラ信号が
連続的に得られないため、アナログフィルタを用いるこ
とができず、Ａ／Ｄ変換した後、ディジタルバイパスフ
ィルタを用いてクラッタ成分しかし、以上のような従来
例の構成では、Ａ／Ｄコンバータに大振幅のクラッタ成
分を含んだエコー信号が入力されるため、ドツプラ信号
に対して残されているＡ／Ｄコンバータの入力のダイナ
ミックレンジは非常に少なくなってしまう。従ってＡ／
Ｄコンバータには一般的な少点数のサンプルボリウムの
装置より高価な高精度のものが要求され、さらにビット
数が多いため、以降のデータバスも大きなものが必要と
なってしまい、装置コストおよび得られる速度情報の精
度において問題となっていた。

本発明は、上記のような従来例の問題を解決するもので
、Ａ／Ｄ変換時のダイナミックレンジを拡大することが
でき、したがって高感度、高画質の診断データを得るこ
とができ、また低コスト化を図ることができるようにし
た超音波ドツプラ血流計を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、上記目的を達成するため、一定の繰り返し周
波数で被検体内へ超音波パルスを送信し、被検体内部か
らのエコー信号を受信する手段と、受信したエコー信号
を増幅する手段と、受信されたエコー信号を送信繰り返
し周波数の整数倍の一組の複素信号によって直交検波し
、直交エコー信号に変換する検波器と、この直交エコー
信号の高周波成分を除去するローパスフィルタと、この
ローパスフィルタを通過した直交エコー信号の実部信号
、虚部信号をそれぞれＡ／Ｄ変換する一組のＡ／Ｄコン
バータと、このＡ／Ｄコンバータから出力されたエコー
データからクラッタ成分を抽出し、Ｄ／Ａコンバータを
通して上記直交エコー信号の実部信号、虚部信号のそれ
ぞれに負帰還する一組のクラッタ帰還ループと、上記デ
ィジタル信号化された直交エコー信号を処理して被検体
の移動速度を出力する手段と、この速度情報を表示する
表示手段とを備えたものである。

作用 本発明は、上記構成により次のような作用を有する。

すなわち、Ａ／Ｄコンバータでディジタルデータとなっ
た直交エコー信号に含まれるクラッタ成分をクラッタ帰
還ループで抽出し、かつＤ／Ａ変換してエコー信号に負
帰還することにより、エコー信号に含まれるクラッタ成
分を減少させ、Ａ／Ｄ変換時のダイナミックレンジを拡
大することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の一実施例における超音波ドツプラ血
流計を示すブロック回路図である。第１図において、１
はシステムクロックを発生する制御信号発生回路、２は
制御信号発生回路ｌからのシステムクロックを分周して
送信、受信の周期でトリガパルスを発生するトリガ回路
、３はトリガ回路２のパルスで高電圧パルスを発生する
駆動回路、４はシステムクロックを分周し、トリガ回路
２のトリガパルスで同期された互いに９０°位相の異な
る直交信号を発生する分周回路、５は駆動回路３が発生
したパルスを音響信号に変換し、被検体Ａ内に超音波を
送信し、また、被検体Ａ内で反射した超音波エコー信号
を受信して電気信号に変換するプローブ、６はプローブ
５が受信したエコー信号を増幅する増幅回路、７ａ、７
ｂは分周回路４が発生した送信繰返し周波数の整数倍の
複素信号の実部、虚部のそれぞれの信号でエコー信号を
直交検波し、直交エコー信号に変換する検波器、８ａ、
８ｂは検波器７ａ、７ｂから出力される直交エコー信号
の実部、虚部信号のそれぞれから不要な高周波成分を除
去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）　、９ａ、９ｂはＬ
ＰＦ８ａ、　　８ｂを通過した直交エコー信号の実部信
号と虚部信号をそれぞれ一定周期でＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄコンバータ、ｉｏａ、　１０ｂはＡ／Ｄコンバータ９
ａ、９ｂによってディジタルデータとなっだ直交エコー
信号に含まれるクラッタ成分を抽出するディジタルロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）、ｌｌａ、ｌｌｂはディジタル
データとなっているクラッタ成分を再びアナログ信号に
変換してＬＰＦ８ａ、ｓｂの前段または後段すなわち、
上記直交エコー信号の実部信号、虚部信号のそれぞれに
逆位相で帰還するＤ／Ａコンバータ、１２ａ、　１２ｂ
はＡ　／　Ｄ変換された直交エコー信号からドツプラ信
号成分のみ抽出するディジタルバイパスフィルタ　（Ｉ
−ｒ　Ｐ　Ｆ）　、１３はディジタル信号化された直交
エコー信号を演算して走査線上の速度分布を出力する速
度演算回路、１４は増幅回路６かも出力されるエコー信
号から構成した超音波断層像と、速度演算回路１３から
出力される速度情報から構成した速度分布像とを表示さ
せるための制御を行なう表示制御回路、１５は超音波断
層像、速度分布情報および各種の診断情報を表示するＣ
ＲＴ、１６はトリガ回路２が出力するトリガ信号に同期
して一定周期のサンプリング信号を発生するサンプリン
グ制御回路、１７は音響走査を行なうために各部を制御
する走査制御回路である。そして上記検波器７ａ、７ｂ
、ＬＰＦ８ａ、ｓｂ、Ａ／Ｄコンバータ９ａ、９ｂによ
りエコー［ｆ直交エコー信号に変換し位相、振幅を検出
′する検出部が構成され、ＬＰＦｌｏａ、１０ｂ、Ｄ／
Ａコンバータｌｌａ、　Ｉｌｂによシクラッタ成分を負
帰還するクラッタ帰還ループ２０が構成され、ＨＰＦ１
２ａ。

１２ｂによりに／Ｄ変換されたエコー信号が持つクラッ
タ成分を除去するクラッタフィルタ２１が構成されてい
る。

次に上記実施例の動作について説明する。

トリガ回路２は一定周波数の周期を持つトリガ信号を発
生し、システム全体の送受信タイミングの同期を取る。

駆動回路３はトリガ信号を受けて高電圧パルスを発生し
、グローブ５を駆動して被検体Ａ内へ一定の繰り返し周
波数で超音波パルスを送信する。被検体Ａ内では音響イ
ンピーダンスの異なる境界部分で超音波パルスが反射し
、エコー信号となってプローブ５に戻り、電気信号に変
換されて増幅回路６で増幅される。送信時、受信時にお
いては、電子走査型の装置であれば、フォーカス距離、
偏向角に応じた遅延が行なわれる。

エコー信号は増幅された後、表示制御回路１４に入力さ
れ、断層像情報としてＣ几Ｔ１５に送られる他、速度情
報を得るために検波器７ａ、７ｂに送られる。分周回路
４では、制御信号発生回路１が出力したシステムクロッ
クを分周し、トリガ信号で同期された一定周波数の直交
信号を出力する。この直交信号は検波器７ａ、、７ｂが
エコー信号を直交エコー信号に変換するのに用いられる
。ＬＰＦ８ａ、８ｂでは直交エコー信号の実部、虚部そ
れぞれに含まれる不要な高周波成分を除去し、Ａ／Ｄコ
ンバータ９ａ、９ｂはこれをそれぞれＡ／Ｄ変換する。

クラッタフィルタ２１はＡ／Ｄコンバータ９ａ、９ｂに
よってディジタル信号化された直交エコー信号からクラ
ッタ成分を除去して速度演算回路１３に送る。一方、ク
ラッタ帰還ループ２０は、Ａ　／　Ｄコンバータ９ａ、
９ｂでデイ７タル信号化された直交エコー信号からＬＰ
Ｆｌｏａ、１０ｂでクラッタ成分を抽出し、Ｄ／Ａコン
バータｌｌａ、１１ｂで再度アナログ信号に変換し、Ａ
／Ｄコンバータ９ａ、９ｂの前段で直交エコー信号に加
算する。

このときエコー信号に含まれるクラッタ成分と、クラッ
タ帰還ループ２０が出力するクラッタ信号は互いに逆位
相の関係になっている。従って、クラッタ帰還ループ２
０によってクラッタ成分はＡ／Ｄコンバータ９ａ、９ｂ
の入出力間で負帰還されているため、Ａ／Ｄコンバータ
９ａ、９ｂの入力では直交エコー信号に含まれるクラッ
タ成分は非常に小さなものとなる。更にクラッタフィル
タ２１で上記のようにディジタル化された直交エコー信
号に残されているクラッタ成分を減少させ、速度演算回
路１３に入力する。速度演算回路１３では、この直交エ
コー信号から速度情報を演算処理し、表示制御回路１４
を通して０ＲＴ１５に断層像と共に表示させる。

第２図は第１図に示した実施例のうち、クラッタ帰還ル
ープ２０とその周辺部の詳細を示すブロック回路図であ
る。クラッタ帰還ループ２０は実部、虚部の信号系に独
立に設けられている。同図におけるＬＰＦｌＯａ、１０
ｂはトリガ信号一周期分のデータ遅延を行なう遅延回路
１０ａ　１．１０ｂ　１と加算回路１０ａ　２．１０ｂ
　２からなっており、ＬＰＦｌｏａ。

１０ｂの入力、出力間で一次のローパスフィルタの特性
を持ち、低周波数に存在するクラッタ成分を抽出する。

Ｄ／Ａコンバータｌｌａ、　ｌｌｂでは、クラッタ成分
をアナログ量に戻し、これを逆位相でエコー信号に加算
することによりＡ／Ｄコンバータ９ａ、９ｂに入力され
る直交エコー信号のクラッタ成分のみを減少させること
ができる。同図に示した入力Ｔｉｎａ、　Ｔｉｎｂ、出
力Ｔｏｕｔａ、　Ｔｏｕｔｂ間の利得Ａｖ（ｗ）は次式
のようになる。

ＡＶ（ｗ）＝１／Ｄ　−４−ｏ　　（ｗ））上式におい
て、Ｇ　（ｗ）はクラッタ帰環ループ２０の伝達関数で
あシ、Ｇ　（ｗ）をローパスフィル、りの特性に選択す
れば、Ａｙ（ｗ）はバイパスフィルタの特性となシ、Ａ
／Ｄコンバータ９ａ、９ｂに入力されるクラッタ成分を
減少させることができる。また、Ｇ　（ｗ）の利得や、
高域しゃ断層波数を変化すれば、クラッタ成分除去の程
度を可変できる。

発明の詳細 な説明したように本発明の超音波ドツプラ血流計によれ
ば、Ａ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換すれた直交エコー信
号に含まれるクラッタ成分をクラッタ帰還ループで抽出
し、かつＤ／Ａ変換してＡ／Ｄコンバータ入力に負帰還
することにより、Ａ／Ｄコンバータに入力されるクラッ
タ成分を減少させることができ、Ａ　／　Ｄコンバータ
の入力ダイナミックレンジを大幅に改善することができ
、したがって、高感度、高画質の診断データを臨床現場
に提供することができ、また低コスト化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例における超音波
ドツプラ血流計を示し、第１図は全体のブロック回路図
、第２図はクラッタ帰還ループとその周辺部の詳細なブ
ロック回路図である。 １・・・制御信号発生回路、２・・・トリガ回路、３・
・・駆動回路、４・・・分周回路、５・・・プローブ、
６・・・増幅回路、７ａ、７ｂ・・・検波器、８ａ、８
ｂ・・・ローパスフィルタ　（Ｌ　Ｐ　Ｆ）　、９　ａ
、　　９　ｂ−Ａ／　Ｄコンバータ、１０ａ、１０ｂ・
・・ディジタルローパスフィルタ　（ＬＰＦ）　、ｌｌ
ａ、１ｌｂ−Ｄ／ｈコニｙバータ、１２ａ、　１２ｂ・
・・ディジタルバイパスフィルタ（Ｈｌ）Ｆ）、１３・
・・速度演算回路、１４・・・表示制御回路、１５・・
・ＣＲＴ、１６・・・サンプリング制御回路、１７・・
・走査制御回路、１９・・・検出部、２０・・・クラッ
タ帰還ループ、２１・・・クラッタフィルタ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定の繰り返し周波数で被検体内へ超音波パルス
   を送信し、被検体内部からのエコー信号を受信する手段
   と、受信したエコー信号を増幅する手段と、受信された
   エコー信号を送信繰り返し周波数の整数倍の一組の複素
   信号によって直交検波し、直交エコー信号に変換する検
   波器と、この直交エコー信号の高周波成分を除去するロ
   ーパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した直
   交エコー信号の実部信号、虚部信号をそれぞれＡ／Ｄ変
   換する一組のＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバー
   タから出力されたエコーデータからクラッタ成分を抽出
   し、Ｄ／Ａコンバータを通して上記直交エコー信号の実
   部信号、虚部信号のそれぞれに負帰還する一組のクラッ
   タ帰還ループと、上記ディジタル信号化された直交エコ
   ー信号を処理して被検体の移動速度を出力する手段と、
   この速度情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴
   とする超音波ドップラ血流計。
2. （２）クラッタ帰還ループの高域しゃ断周波数が可変で
   ある特許請求の範囲第１項記載の超音波ドップラ血流計
   。
3. （３）クラッタ帰還ループの利得が可変である特許請求
   の範囲第１項記載の超音波ドップラ血流計。