JPH02264644A - 超音波診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報とし
て血流情報を、超音波送受波およびドプラ効果の利用に
より得て映像化する超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、ドプラ効果を利用した生体内の移動物体の移動に伴
う機能情報を用いて診断に供するようにしている。

また超音波の生体内に対する走査方法の代表例なものに
は、電子走査機械走査とがある。ここで電子走査方法に
ついて説明する。

すなわち複数の超音波振動子を併設してなるアレイ型超
音波探触子（プローブ）を用い、リニア電子走査であれ
ば、超音波振動子の複数個を１単位とし、この１単位の
超音波振動子について励振を行ない超音波ビームの送波
を行なう方法であり、例えば順次１振動子分づつピッチ
をずらしながら１単位の素子の位置が順々に変わるよう
にして励振してゆくことにより、超音波ビームの送波点
位置を電子的にずらしてゆく方法である。

そして超音波ビームがビームとして集束するように、励
振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置するも
のと側方に位置するものとでその励振のタイミングをず
らし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波の
位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォーカ
ス）させる。

そして励振したのと同じ振動子により反射超音波を受波
して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報を
例えば断層像として形成し、陰極線管等に画像表示する
。

またセクタ走査であれば、励振される１単位の超音波振
動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波ビーム
１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子の励振
タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆくもので
あり、後の処理は基本的には上述したリニア電子走査と
同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に振動子（探
触子）を走査機構に取付け、走査機構を運動させること
により超音波走査を行なう機械走査もある。

一方、映像法には、超音波送受信にもとなう信号を合成
して断層像化するＢモード像以外に同一方向固定走査に
よるＭモード像が代表的である。

これは、超音波送受波部位の時間的変化を表イっしたも
のであり、特に心臓の如く動きのある臓器の診断には好
適である。

また超音波ドプラ法は、生体内の移動物体の移動に伴う
機能情報を得て映像化する方法であり、これを以下説明
する。すなわち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体
により反射されると反射波の周波数が上記物体の移動速
度に比例して偏移する超音波ドプラ効果を利用したもの
である。

第５図は従来の超音波ドプラ法を適用した超音波診断装
置の一例を示す概略ブロック図である。

以下装置について詳細に説明する。

超音波探触子Ｉは送信部２により送信駆動され、これに
より超音波探触子ｌから図示しない生体に送波される超
音波パルスは、生体内で流動する血流によるドプラ偏移
をともなう受信信号となり、超音波探触子１および受信
部３により受波される。

受波された受信信号からミキサ一部４により血流による
ドプラ偏移信号とクラッタ成分とからなる信号が得られ
る。ミキサ一部４からの出力はレンジゲート部５ａ、　
５ｂに入力し、レンジゲート部５ａ。

５ｂで走査線上の観測点におけるドプラ偏移信号を含む
信号を分離し、バンドパスフィルタ６ａ、　８ｂ（以下
ＢＰＦと称する。）によりクラッタ成分を除去して図示
しない観測点におけるドプラ偏移信号を得る。さらにこ
の信号をＡ／Ｄ変換器７ａ、　７ｂによりディジタル信
号に変換し、ＦＦＴ変換部８によりフーリエ変換する。

これにより得た周波数は移動物体の動きにより生じたド
プラ偏移周波数であり、血流の向き（順方向子または逆
方向−）および血流速度データをイメージメモリ１１に
書込む。さらにＴＶスキャン変換されて表示部１２に血
流速度情報が表示される。

一方、上記の超音波診断装置においては、ＢＰＦ６ａ、
６ｂからのオーディオ信号は、Ｉ／ｇ信号をＡＬＬ　　
ＰＡＳＳ　　ＦＩＬＴＥＲｌｌによりさらに９０″分離
し、加算回路１２および減算回路１３により順流と逆流
を分離してスピーカ部１４ａ　、　１４ｂにドプラ音を
出力するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 然し乍ら、上記の超音波診断装置にあっては、次のよう
に問題がある。前記ＦＦＴ部８によるスペクトラム表示
で低い周波数まで観ｉ’１ｌｌｌする場合には、前段に
設けられたＢＰＦ６ａ、６ｂによる低域遮断周波数ｆｃ
を下げることになる。このため前記オーディオ信号の中
のクラッタ成分が多くなり、音質が悪化するという問題
があった。これを除去するために、高次のフィルターが
必要となるが、回゛路が複雑化してしまう。また前記Ａ
ＬＬＰＡＳＳ　　ＦＩＬＴＥＲを用いる場合にあっては
、順逆分離度を改善するために回路回路の規模が大形化
するという問題があった。

そこで本発明の目的は、オーディオ信号の音質および順
逆分離度を改善し、簡単な回路構成で且つドプラ音を再
生できる超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。すなわち本発明は、超音波探触子か
ら被検体に対して超音波送受波し、これにより得た信号
からドプラ偏移信号をフィルタを介して検出しＡ／Ｄ変
換器でディジタル変換し該信号をフーリエ変換部でフー
リエ変換しイメージメモリに書込むと共にＴＶスキャン
変換して血流速情報を表示した超音波診断装置において
、前記フーリエ変換部から入力するスペクトラムを予め
記憶された所定の高域フィルタに乗算することによりク
ラッタをフィルタリング処理しこの処理出力のうち所定
の閾値以上の出力のみを得ると共に前記スペクトラム上
でデータを入れ替えできる処理手段と、この処理手段か
ら入力する出力をフーリエ逆変換する変換手段と、この
変換手段から入力するオーディオ信号をドプラ音として
出力する音声手段とを備えたものである。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。フーリエ変換部がら出力されるスペクトラムす
なわち周波数軸上にＲＯＭ等から読出される所定の重み
係数を乗算することによりバイパスフィルターとなるの
で、低域のクラッタを除去できる。また閾値以上のフー
リエ演算出力のみを逆変換するので、Ｓ／Ｎが改善され
音質の良いドプラ音を再生できる。またオーディオ信号
はディジタル化された後に処理されるので、順逆分離度
が改善され、しかも精度も均一となり、またディジタル
集積化によりスペースが少なくて済む。さらには周波数
軸上でのデータの入れ替えにより零シフトが可能となる
ので、回路構成が簡単になる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図はディジタル処理部の機能を示
す特性図、第３図はドプラ音のＳ／Ｎ改遁を示す概略図
、第４図はオーディオ零シフトを示す概略図である。以
下超音波診断装置について図面を参照して説明する。

超音波探触子１は送信部２により送信駆動され、これに
より超音波探触子１から図示しない生体に送波される超
音波パルスは、生体内で流動する血流によるドプラ偏移
をともなう受信信号となり、超音波探触子１および受信
部３により受波される。

受波された受信信号からミキサ一部４により血流による
ドプラ偏移信号とクラッタ成分とからなる信号が得られ
る。ミキサ一部４からの出力はレンジゲート部５ａ、　
５ｂに入力し、レンジゲート部５ａ。

５ｂで走査線上の観測点におけるドプラ偏移信号を含む
信号を分離し、バンドパスフィルタ８ａ、　６ｂ（以下
ＢＰＦと称する。）によりクラッタ成分を除去して観測
点におけるドプラ偏移信号を得る。

さらにこの信号をＡ／Ｄ変換器７ａ、　７ｂによりディ
ジタル信号に変換し、ＦＦＴ変換部８によりフーリエ変
換し、血流の向き（順流または逆流）およびスペクトラ
ムからなる血流速度データを得、このデータは、イメー
ジメモリ１０に書込まれる。そしてＴＶスキャン変換さ
れて表示部９に血流情報が表示される。

次に再生時にはイメージメモリ１０に記録されたスペク
トラム像を読出し、ＴＶスキャン変換してＴＶ表示部９
に血流情報を再生表示する。

ここで本実施例が特徴とするところは、ドプラ音再生装
置２０を設けた点にある。ドプラ音再生装置２０は、次
のように構成される。ディジタル処理部３０は前記ＦＦ
Ｔ部８から入力する血流情報データすなわち第２図（ａ
）に示すようなりラックＣＩ、　　ドプラ像Ｄｉおよび
ノイズＮを含むスペクトラム像を取込み、これを予め内
部のＲＯＭに記憶されている重み係数すなわち第２図（
ｂ）に示すようなバイパスフィルターと乗算する。そし
て低域をフィルタリングしてドプラ音に含まれているク
ラッタ成分を大幅に除去することにより第２図（Ｃ）に
示すようなりラックＣ２を含むスペクドラム画像を得る
。また前記（ｂ）に示すフィルタ特性をＲＯＭ等に格納
しておくことにより、フィルターの特性は任意に設定で
きる。さらにディジタル処理部３０は、第３図（ａ）に
示すように前記ＦＦＴ部８からの出力に対して閾値りを
設定し、（ｂ）に示すように閾値り以上のドプラ像Ｄ２
のみを出力する。

そしてＩＦＦＴ３１（フーリエ逆変換部とも言う。）に
より前記出力にＦＦＴ逆変換を行なうことにより、第３
図（ｃ）のような時間領域の波形図が得られ、ドプラ音
ＡＩのＳ／Ｎを向上できる。

さらに前記ディジタル処理部３０は、第４図に示すよう
にオーディオ零シフトを行なう。すなわち（ａ）に示す
ように前記ＦＦＴ部８からの演算出力が−ｆ　ｒ　／　
２〜＋　ｆ　ｒ　／　２とすると、２　／　ｆ　ｒが逆
演算での再現可能な最も高い音となる。したがって、（
ｂ）または（Ｃ）に示すように−ｆｒ〜ｆ「のＦＦＴ演
算結果を逆演算すると仮定して行なうものとする。つま
り図示の如く順流成分として０〜＋ｆ「／２にさらに＋
ｆ「／２〜α（零シフト）を一連のデータとして逆演算
する。また逆流成分に対しても、順流成分と同様に０〜
−α間のデータを一連のデータとして逆演算する。した
がって、血流の向き（順流、逆流、異なる複数の周波数
が含まれており、それが折返って不連続波形である場合
には、零シフト調整できる。

かくしてＩＦＦＴ３１からの出力は、Ｄ／Ａ変換器３２
ａ　、　３２ｂによりアナログ信号に変換され、Ｌ　Ｐ
　Ｆ３３ａ　、　３３ｂにより低域フィルタリングされ
、音声信号はスピーカ部１４ａ　、　１４ｂにドプラ音
を出力する。

このように本実施例によれば、フーリエ変換部８から出
力される周波数軸上にＲＯＭ等から読出される所定の重
み係数を乗算することによりバイパスフィルターを構成
できるので、低域のクラッタが除去される。また閾値以
上のフーリエ演算出力のみを逆変換するので、Ｓ／Ｎが
改善され音質の良いドプラ音を再生できる。またオーデ
ィオ信号はディジタル化された後に処理されるので、順
逆分離度が改善され、しかも精度も均一となり、また集
積化により実装スペースが少なくて済む。

さらには前記周波数軸上でのデータの入れ替えにより零
シフトが容易に可能となるので、回路構成が簡単になる
。さらにはイメージメモリ１０に記憶したスペクトラム
像のデータを読出してドプラ音を再生できる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。上述した実施例においては、イメージメモリ１０から
読出していたが、イメージメモリ１０に限定されず、フ
レームメモリを用いても良い。

このほか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］ 本発明によれば、フーリエ変換部から出力されるスペク
トラムすなわち周波数軸上にＲＯＭ等から読出される所
定の重み係数を乗算することによりバイパスフィルター
となるので、低域のクラッタを除去できる。また閾値以
上のフーリエ演算出力のみを逆変換するので、Ｓ／Ｎが
改善され音質の良いドプラ音を再生できる。またオーデ
ィオ信号はディジタル化された後に処理されるので、順
逆分離度が改善され、しかも精度も均一となり、またデ
ィジタル集積化によりスペースが少なくて済む。さらに
は周波数軸上でのデータの入れ替えにより零シフトが可
能、となるので、回路構成を簡単化し得る超音波診断装
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診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図はディジタル処理部の機能を示
す特性図、第３図はドプラ音のＳ／Ｎ改善を示す概略図
、第４図はオーディオ零シフトを示す概略図、第５図は
従来の超音波診断装置の一例を示す概略ブロック図であ
る。 １・・・超音波探触子、２・・・送信部、３・・・受信
部、４・・・ミキサ一部、５ａ、　５ｂ・・・レンジゲ
ート部、Ｂａ。 ８ｂ−Ｂ　Ｐ　Ｆ　、　７ａ、　’１ｂ−Ａ　／　Ｄ変
換器、８−Ｆ　Ｆ　Ｔ変換部、９・・・表示部、１０・
・・イメージメモリ、１１・・・ＡＬＬ　　ＰＡＳＳ　
　ＦＩＬＴＥＲ，１２・・・加算回路、１３・・・減算
回路、１４ａ　、　１４ｂ・・・スピーカ部、２０・・
・ドプラ音再生装置、３０・・・ディジタル処理部、３
１・・・■ Ｆ （フーリエ逆変換部） Ｄ／Ａ変換器、 ３ａ ３ｂ ・・・　Ｌ ２ａ ＰＦ。 ２ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波探触子から被検体に対して超音波送受波し、これ
   により得た信号からドプラ偏移信号をフィルタを介して
   検出しＡ／Ｄ変換器でディジタル変換し該信号をフーリ
   エ変換部でフーリエ変換しイメージメモリに書込むと共
   にＴＶスキャン変換して血流速情報を表示した超音波診
   断装置において、前記フーリエ変換部から入力するスペ
   クトラムを予め記憶された所定の高域フィルタに乗算す
   ることによりクラッタをフィルタリング処理しこの処理
   出力のうち所定の閾値以上の出力のみを得ると共に前記
   スペクトラム上でデータを入れ替えできる処理手段と、
   この処理手段から入力する出力をフーリエ逆変換する変
   換手段と、この変換手段から入力するオーディオ信号を
   ドプラ音として出力する音声手段とを具備したことを特
   徴とする超音波診断装置。