JPH0213445A - 超音波ドプラ診断装置 - 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］ 本発明は超音波ドプラ診断装置、特に被検体内の運動体
の運動状態を画面」二にスペクトラム表示する超音波ド
プラ診断装置に関する。

［従来の技術］ 生体内の運動情報を断層像などと併せて画像表示する超
音波ドプラ診断装置が周知であり、例えば心臓血流の状
態検査などに用いられている。

この装置は、被検体内に超音波ビームを放射し、血流な
どからの反射エコー（後方散乱波）を受波し、これを増
幅、復調することにより血流の速度に比例した周波数の
信号を得ることができる。

すなわち、運動体である血流からの反射エコーはドプラ
効果を受けており、反射エコーを受信した受信信号には
超音波のキャリア周波数に対する偏移周波数成分が現れ
る。従って、この偏移周波数信号を検出することにより
、血流の運動速度を求めることができる。

この偏移周波数信号は、離散的フーリエ変換を施すこと
によって周波数のスペクトル解析がなされており、離散
的フーリエ変換器としては、例えばＦＦＴ　（周波数分
析器）やチャープゼット解析器が周知である。

このフーリエ変換器によるスペクトラム表示は、まず画
像上に表示される断層像などにおいてカーソルで観察し
ようとする特定点を指定することによって行われ、画像
には特定点の刻々と変化する運動状態がスペクトラムで
表示される。

また、超音波ドプラ診断装置では、対象とする血流の速
度に応じてフーリエ変換器へのデータ取込み速度を変化
させ、折返し現象による影響を除去して精度のよい周波
数スペクトラムを得るようにしている。

すなわち、速い血流速度を解析する場合は、超音波放射
の繰返し周波数を高くするなどしてデータの取込み速度
を速くし、遅い血流速度を解析する場合は、超音波放射
の繰返し周波数を低くするなどしてデータの取込み速度
を遅くする。そうすると、データの取込み速度を速くし
た場合には、折返し現象が緩和されて検出速度が高くな
って、高速度の検出が可能となり、逆に取込み速度を遅
くすると、低速度を高精度に検出することができること
になる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、被検体内血流などの運動反射体の速度は
時々刻々と変化し、特に心臓内の高速血流ではその単位
時間当たりの速度変化率が大きく、前述のように、取込
み速度を変えてもまだ十分な運動状態のスペクトラム表
示をすることができないという問題がある。

すなわち、第３図に示されるように、スペクトラム解析
する場合には、速度変化率が一定であるとの仮定のちと
に、例えば１２８ポイントのデータをＡ／Ｄ変換器から
読み出し、この１２８ポイントのデータに基づいて速度
解析を行っている。

しかし、比較的低速度の場合は問題ないが、高速度にな
るとこの１２８ポイントのデータを取り込む時間内で無
視てきない急峻な速度変化が起きてしまうのが現状であ
る。従って、速度変化率が実際よりも低く見積もられ、
正確な速度解析ができないことになる。

発明の目的 本発明は、前記従来の課題に鑑みなされたものであり、
その目的は、速度の急峻な変化にも追従して高速度の運
動状態を正確にスペクトラム表示できる超音波ドプラ診
断装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、被検体内に超音
波を放射し、その反射エコーを復調してドプラ偏移周波
数を検出し、このドプラ偏移周波数に離散的フーリエ変
換を施すことにより運動体の運動状態をスペクトラム表
示する超音波ドプラ診断装置において、前記離散的フー
リエ変換をする際の演算データの数を変換するデータ数
変換器を設け、速度の大きさに応じて前記演算データ数
を変化させるように制御することを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、例えば予め設定された速度レンジ
に対応して解析処理するデータ数を変えることになり、
速度が高くなるに従ってデータ数を逆に少なく設定する
。そうすると、高い速度領域で急激な速度変化にも追従
して速度解析をすることかでき、正確な運動状態のスペ
クトラムを求めることかてぎる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の概略
構成か示されており、第２図には、データ数（データ長
）の変化状態が示されている。

図において、探触子１０は被検体内の血管１２に近接す
る表面に当接されており、この探触子１０には発振器１
４及び送信器１６が接続され、この送信器１６による超
音波送信信号の出力はドプラ復調部制御器１８によって
制御されている。

前記発振器１４は超音波放射に必要な高安定な発振信号
を出力し、送信器１６は前記発振信号を適当な増幅率で
増幅して探触子１０内の振動子へ励振信号を出力する。

実施例では、パルス波（ＰＷ波）と連続波（ＣＷ波）の
両者の超音波を選択的に放射できるようにしており、こ
の放射制御はドプラ復調部制御器１８で制御された送信
器１６によって行われている。また、前述のように、デ
ータの取込み速度を速くしたり、遅くしたりする制御も
できるようになっており、これは操作部に設けられた速
度レンジ（不図示）に対応して超音波放射の繰返し周波
数（又は繰返し周期）を送信器１６によって変換するこ
とにより行われる。

一方、運動体からの反射エコーを探触子１０を介して受
信する受信器２０が設けられ、この受信器２０の受信信
号は所定増幅率で増幅した後に復調器２２に供給される
。この復調器２２では、キャリア信号を参照信号として
受信信号を、例えば直交検波により復調（積演算）して
おり、これによって血流の動きに比例したドプラ信号を
得ることかできる。

そして、復調器２２の出力のうちパルス波を入力するゲ
ート回路２４が設けられ、これはドプラ復調器制御器１
８によって制御される。従って、連続波の場合はゲート
回路２４を通らずにフィルタ回路に直接供給されること
になる。

このフィルタ回路は、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２６
及び低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２８から成り、前者は
ドプラ信号のうち血管壁等の不要な低域周波数信号を除
去し、また後者は折り返し現象を防止するために高域周
波数信号を除去する。

また、この低域通過フィルタ２８の出力であるアナログ
信号に対して離散化、量子化を施してデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器３０が設けられ、このＡ／Ｄ変換器
３０から出力される信号はバッファメモリ３２に記憶さ
れており、前記低域通過フィルタ２８．Ａ／Ｄ変換器３
０及びバッファメモリ３２はフーリエ変換制御器３４に
より制御される。

本発明において特徴的なことは、高速度における急峻な
変化にも追従できるスペクトラム解析を可能としたこと
であり、このために、本発明ではデータ数変換器を設け
ており、実施例ではデータ長変換器３６を設けている。

このデータ長変換器３６は、周波数スペクトラムを求め
るフーリエ変換演算器３８に供給されるバッファメモリ
３２から取り田す有効なデータ長（数）を設定しており
、例えばバッファメモリ３２に記憶されている解析ポイ
ントの最大のデータ長が１２８ポイント（通常２°ポイ
ント）であった場合は、６４ポイントから１２８ポイン
トの間でその長さを複数段階に設定する。

第２図（１００）に示されるデータ長Ｔの中から、解析
データを選択することになるか、そのデータは連続的に
選択することになる。すなわち、実施例では、第２図（
１０１）のデータ長Ｔ−に示されているように、中心部
分にあるデータについて所定数だけ選択するようにして
おり、例えばデータ長Ｔ′が６４ポイントである場合に
は１２８ポイントのデータの両端から３２個ずつのデー
タ値を０として、バッファメモリ３２から６４ポイント
のデータをフーリエ変換演算器３８に供給する。

このようなデータ長変換器３６の制御はフーリエ変換制
御器３４にて行われているが、このデータ長の変換は速
度の大きさに逆比例して短く　（データ数は少なく）な
るように制御され、実施例では、操作部に設けられてい
る速度レンジの切換えレンジに応じてデータ長を変える
ようにしている。

すなわち、この速度レンジは、注目する速度領域を最も
良好に画像表示するために設けられており、これは、前
述のように連続波を含めてデータ取込み速度を変えるた
めのものであり、例えば、速度レンジは、サンプリング
周波数（超音波の送信繰返し周波数でもある）がほぼ２
ｋＨｚ〜２８ｋ　Ｈｚの間で６〜８段階程度の切換えレ
ンジとなるように設定しており、サンプリング周波数を
高くすれば速い速度を良好に検出できるようになってい
る。従って、この速度レンジにおいてレンジが高くなる
（サンプリング周波数が高くなる）に従って、データ長
が短くなるように、例えば１２８ポイント〜６４ポイン
トの間でデータ長を順次短く設定することになる。

前記データ長変換器３６には、ＦＦＴ　（周波数分析器
）やチャープゼット解析器等から成るフーリエ変換演算
器３８が接続され、このフーリエ変換演算器３８によっ
てドプラ偏移周波数データか速度情報に変換される。

更に、前記フーリエ変換演算器３８には、画像表示のた
めの処理を行うＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）
４０及びＣＲＴなどから成る表示装置４２が接続されて
いる。

実施例は以」二の構成からなり、以下にその作用゛　　
を説明する。

被検体内に放射した超音波により得られた受信信号は、
ドプラ信号として復調され、不要な信号が除去されてデ
ジタル信号とされた後にバッファメモリ３２に蓄えられ
る。

この時点では、操作者が速度レンジを観察したい速度領
域に設定しており、フーリエ変換制御器３４からその速
度レンジに対応したデータ長の信号、例えば８０ポイン
トのデータ数とする信号がデータ長変換器３６に供給さ
れる。そうすると、データ長変換器３６は、バッファメ
モリ３２がら８力される１２８ポイントのデータを入力
してこのデータの両端から２４ポイントずつをＯとし、
８０ポイントのデータを形成し、これをフーリエ変換演
算器３８に出力する。

従って、フーリエ変換演算器３８では、被検体内運動体
の速度に合ったデータ長によりスペクトラム解析を行う
ことができ、これにより速度の急峻な変化率に追従した
正確な速度状態を検出することができる。

このフーリエ変換演算器３８の出力は、ＤＳＣ４０を介
して表示装置４２に供給されており、演算されたスペク
トラムは表示装置４２のＣＲＴ画面上に表示されること
になる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、速度の大きさに
応じてデータ数（データ長）を変換するようにしたので
、速度の変化率に対して追従性の良い検出か可能となり
、低速度で変化率の小さい信号又は高速度で変化率の大
きい信号に適合した時間分解能でスペクトラム分析がで
きる。特に、高速度で急峻な変化率の速度についての精
度が従来に比較して著しく向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の概略構
成を示す回路ブロック図、 第２図は、データ数の設定状態を示す説明図、第３図は
、スペクトラム解析するデータを示す説明図である。 １０　・・・　探触子 １６　・・・　送信器 ２０　　・　受信器 ２２　・・・　復調器 ２４　・・・　ゲート回路 ３２　・・　バッファメモリ ３４　・・・　フーリエ変換制御器 ３６　・・・　データ長変換器 ３８　・・・　フーリエ変換演算器 ４２　・・　表示装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体内に超音波を放射し、その反射エコーを復
   調してドプラ偏移周波数を検出し、このドプラ偏移周波
   数に離散的フーリエ変換を施すことにより運動体の運動
   状態をスペクトラム表示する超音波ドプラ診断装置にお
   いて、前記離散的フーリエ変換をする際の演算データの
   数を変換するデータ数変換器を設け、速度の大きさに応
   じて前記演算データ数を変化させるように制御すること
   を特徴とする超音波ドプラ診断装置。
2. （２）請求項（１）記載の超音波ドプラ診断装置におい
   て、速度の大きさに応じて注目すべき速度を精度良く検
   出するために設けられた速度レンジに対応して前記デー
   タ数変換器の演算データ数を制御することを特徴とする
   超音波ドプラ診断装置。