JPH0247211B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波送受波装置、特に被検体中の運
動部を検出測定する装置の改良に関する。

［背景技術］ 従来より、被検体に向け超音波ビームを送受波
し、被検体中の運動部を検出しその運動速度を測
定する超音波送受波装置が周知であり、この装置
は、生体内の運動部、例えば心臓等の臓器、循環
器、血管内の血流又は体液流等の運動速度測定用
及びその他の用途に幅広く用いられている。

この超音波送受波装置は、第１図に示すごと
く、探触子１０を用い被検体１２に向け一定の繰
返し周期で超音波ビーム１００を送受波し、
MTI、相関比較又は位相比較等の周知の手法を
用い超音波ビームの送受波により得られる受波信
号と１周期前の受波信号とを比較演算処理してい
る。

以上の構成とすることにより、この超音波送受
波装置では、被検体１２内部に何ら運動するもの
が存在しない場合には、第２図に示すごとく、超
音波ビーム１００の送受波により得られる受波信
号２００と、１周期前の超音波ビーム１００′の
送受波により得られる受波信号２００′とが全く
等しい振幅、位相を有することになり、この結果
両信号を比較演算処理しても何ら出力信号が現れ
ず、この比較演算信号３００は０となる。

また、被検部位１２内部に何らかの運動部１４
が存在すると、第３図に示すごとく、超音波ビー
ム１００の送受波により得られる受波信号２００
と、１周期前の超音波ビーム１００′の送受波に
より得られる受波信号２００′とは異なる振幅、
位相を有することになり、従つて、これらの両受
波信号２００，２００′を比較演算処理すると運
動部１４の運動距離に応じた比較演算信号３００
が得られることになる。

従つて、この超音波送受波装置は、超音波ビー
ム１００の送受波により得られる受波信号２００
と１周期前の受波信号２００′とを比較演算処理
することにより得られた比較演算出力３００に基
づき、被検体１２内部の運動部１４を検出しその
運動速度を測定することが可能となる。

しかし、このような従来装置では、超音波ビー
ム１００が一定方向に向け送受波されている場合
には、運動部１４を正確に検出測定できるが、超
音波ビーム１００が所定速度で方向を変えながら
走査されると、被検体１２内部に運動部１４が存
在しない場合でも受波信号２００の位相及び振幅
が変化し、比較演算信号３００中に走査雑音が発
生するという欠点があつた。

すなわち、例えば第４図に示すごとく、被検体
１２内部に静止部１６が存在する音響モデル中に
図中矢印に示す方向に向け超音波ビーム１００を
走査すると、第５図に示すごとく、超音波ビーム
１００の送受波により得られる受波信号２００
と、１周期前の超音波ビーム１００′の送受波に
より得られる受波信号２００′とはその位相及び
振幅が異なるものとなり、その結果、両受波信号
２００，２００′を比較演算することにより得ら
れる比較演算信号３００中に走査雑音４００が含
まれることになる。

従つて、このような従来装置では、超音波ビー
ム１００を所定速度で方向を変えながら走査した
場合には、比較演算信号３００中に発生する走査
雑音４００により、被検体１２内に存在する運動
部を正確に検出測定することができないという欠
点があつた。

このため、従来、被検体１２に向け送受波され
る各超音波ビーム１００，１００′間の走査角θ
を細かに設定し、発生する走査雑音４００を減少
させる手法を用いた超音波送受波装置が知られて
いる。

しかし、このような従来装置は、超音波ビーム
１００の走査密度が細かになり過ぎ、超音波ビー
ムの高速走査ができないという欠点があつた。

また、方向を固定したまま超音波ビーム１００
の送受波を複数回行い、該受波信号２００から走
査雑音を含まない比較演算信号３００を得た後、
該超音波ビーム１００の送受波方向を順次ステツ
プ状に走査する手法を用いた装置も知られてい
る。しかし、このような従来装置は、量子化走査
を行う電子走査型超音波送受波装置には適応でき
るが、連続走査を行う機械走査型超音波送受波装
置には適用できず、しかも前記従来装置と同様、
超音波ビーム１００を高速走査することができな
いという欠点があつた。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、超音波ビームの走査
速度にかかわりなく比較演算信号中に含まれる走
査雑音を有効に除去し、被検体内の運動部を正確
に検出測定することの可能な超音波送受波装置を
提供することにある。

［発明の構成］ 前記目的達成のため、本発明の装置は、一定の
繰返し周期で超音波ビームを被検体に向け送受波
し、得られる受波信号を１周期前の受波信号と比
較演算処理し、該比較演算信号に基づき被検体中
の運動部を検出測定する超音波送受波装置におい
て、被検体に対し所定のパルスを繰返し周波数で
超音波パルスビームを送受波するとともに、受信
した超音波パルスと対応する信号として出力する
手段と、超音波パルスビームを被検体に対し往方
向及び復方向に走査するとともに、超音波ビーム
の走査位置を表すアドレスデータを発生する走査
手段と、往方向及び復方向それぞれの走査期間中
に受信した各信号とその１周期前の往方向及び復
方向の走査期間中に受信した各信号とをそれぞれ
比較して比較信号を得る手段と、前記比較信号を
記憶保持するとともに、超音波ビームの走査位置
に対応したアドレスを指定するメモリ手段であつ
て、該メモリ手段は前記走査手段から出力された
超音波ビームの走査位置を表すアドレスデータに
応答して１周期前の往復走査における対応アドレ
スに保持されている各信号を出力し、同時に現在
の往復走査における対応走査位置の比較信号を同
一アドレスで記憶保持するメモリ手段と、現在の
往復走査における前記対応位置の比較信号と１周
期前の往復走査において前記メモリ手段から出力
された比較信号とを加算する加算手段と、を含
み、前記比較信号中に含まれてい走査ノイズを除
去することを特徴とする。

以上の構成とすることにより、本発明の装置
は、超音波ビームの走査速度にかかわりなく比較
演算信号中に含まれる走査雑音を除去することが
でき、超音波ビームを高速走査し被検体内の運動
部を正確に検出測定することが可能となる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。

第６図には、本発明に係る超音波送受波装置の
好適な実施例が示されており、実施例の装置は、
発振器２０から出力される3MHzの連続高周波が
同期回路２２に供給され、該同期回路２２により
4KHzの繰返し周波数を持つバーストパルス及び
デジタル回路駆動用の2MHzのクロツクパルスCL
が出力される。

この同期回路２２から出力されるバーストパル
スは送受切替器２４を介して探触子１０に供給さ
れ、該探触子１０からは供給されるバーストパル
スに同期して所定の繰返し周期で超音波ビーム１
００が被検体１０に向け送受波される。

このような超音波ビーム１００の送受波により
得られる受波信号は探触子１０にて電気信号に変
換され送受切替器２４を介してアンプ２６に入力
される。アンプ２６にて増幅された受波信号は、
ミクサ２８にて発振器２０から出力される連続高
周波と混合され、低減フイルタ３０に入力され
る。

低減フイルタ３０は、このようにして入力され
た受波信号から1MHz以下の信号成分を取出し、
該信号成分をＡ／Ｄ変換器３２を介しデジタル信
号に変換出力している。

このようにしてＡ／Ｄ変換器３２を介して出力
された受波信号は、遅延回路３４及び比較器３６
に入力され、更に遅延回路３４に入力された受波
信号は超音波ビーム１００の繰返し周期１回分遅
延して比較器３６に入力される。

従つて、比較器３６には、Ａ／Ｄ変換器３４か
ら出力される受波信号と超音波ビーム１００の繰
返し周期１回分遅延した受波信号が同時に入力さ
れることになる。

比較器３６は、このようにして入力された両受
波信号を、MTI、相関比較又は位相比較等の周
知手段を用いて比較演算処理している。

従つて、被検体１２内に何ら運動部１４が存在
しない場合には、前記第２図に示すごとく、この
比較器３６の出力する比較演算信号３００は０と
なり、また被検体１２内に運動部１４が存在する
場合には、前記第３図に示すごとく比較器３６の
出力する比較演算信号３００は運動部１４の移動
量に応じた値を示すことになる。

本発明の特徴的事項は、超音波ビーム１００を
走査した場合に、比較器３６から出力される比較
演算信号３００中に含まれることになる走査雑音
４００を除去し、被検体１２内の運動部１４を正
確に検出測定することを可能とすることにある。

このため本発明の装置には、被検体１４に向け
超音波ビーム１００を往復走査する走査手段が設
けられている。本実施例において、このような超
音波ビーム１００の往復走査は、探触子１０とし
て電子走査型の探触子を用い、該探触子１０から
送受波される超音波ビーム１００を走査器３８に
より往復走査することにより行われている。

このようにして、被検体１２に向け超音波ビー
ム１００が往復走査されると、比較器３６の比較
演算出力３００中に含まれる走査雑音４００は、
往走査時と復走査時とではその大きさが同じで極
性が異なるものとなる。

すなわち、第７図に示すごとく、被検体１２中
に存在する静止部１６の同一領域に向け超音波ビ
ーム１００を往復走査すると、超音波ビーム１０
０ａを図中左から右方向へ往走査した場合には第
８図に示すごとき信号が得られ、これとは逆に、
超音波ビーム１００ｂを図中右から左方向へ復走
査した場合には第９図に示すごとき信号が得られ
る。これら第８図及び第９図からも明らかなごと
く、静止部１６の同一領域に向け超音波ビーム１
００ａ，１００ｂを往走査及び復走査した際得ら
れる比較演算信号３００ａ，３００ｂは位相及び
振幅が同じで極性のみが異なる波形の走査雑音４
００ａ，４００ｂを含むことになる。

従つて、被検体１２内の同一個所を往走査する
ときに得られる比較演算信号３００ａと、復走査
するときに得られる比較演算信号３００ｂとを加
算処理すれば、比較演算信号３００中に含まれる
走査雑音４００を確実に除去し被検体１２内の運
動部１４を正確に検出測定できることが理解され
る。

このため、本発明のパルスは、超音波ビーム走
査に対応した走査アドレスを有しビーム走査に対
応する所定の走査アドレスから前回走査のデータ
読出しを行いこれと同時に該走査アドレスに比較
器３６の比較演算信号を書込み記憶する記憶手段
と、該記憶手段から読出されるデータと比較器３
６の比較演算信号とを加算出力する加算手段と、
を含み、比較演算信号中に含まれる走査雑音を除
去している。

本実施例において、前記記憶手段は超音波ビー
ム走査に対応した走査アドレスを有するフレーム
メモリ４０を用いて形成され、該メモリ４０の走
査アドレスは、走査器３８から出力される走査方
向アドレス信号と前述した同期回路２２のクロツ
クパルスCLにより表わされる距離アドレス信号
とにより指定され、フレームメモリ４０はこのよ
うにして走査アドレスが指定されると、該走査ア
ドレスからすでに書込まれたデータを読出しこれ
に続いて比較器３６から出力される比較演算信号
３００を書込み記憶する。

また、前記加算手段は、該フレームメモリ４０
から読出されるデータと比較器３６から出力され
る比較演算信号３００とを加算演算処理する加算
器４２を用いて形成され、該加算演算出力はＡ／
Ｄ変換器４４を介してCRT４６に入力される。

本実施例の装置は以上の構成からなり次にその
作用を説明する。

本実施例の装置を用いて超音波ビームの往復走
査を開始すると、まず初回の往走査時にはフレー
ムメモリ４０の各走査アドレスに比較器３６から
出力される１走査分の比較演算信号３００ａが番
号の若いアドレスから古いアドレスに向け順次書
込み記憶されていく。

そして、この初回の往走査が終了し、次の復走
査が開始されると、このフレームメモリ４０から
はすでに書込まれているデータ、すなわち前回の
往走査時の比較演算信号３００ａが往走査とは逆
に番号の古いアドレスから若いアドレスに向け順
次読出される。これと同時にデータ読出しが行わ
れた走査アドレスには比較器３６から新たに出力
される比較演算信号３００ｂが順次書込み記憶さ
れフレームメモリ４０内のデータが更新されてい
く。

このようにして、実施例の装置では、超音波ビ
ーム１００が往走査及び復走査されるためにフレ
ームメモリ４０の各走査アドレスに対しデータの
読出し及び書込みが行われる。

ここにおいて、超音波ビーム１００を同一方向
に向け送受波した際、往走査時の比較演算信号３
００ａ中に含まれる走査雑音４００ａと、復走査
時の比較演算信号３００ｂ中に含まれる走査雑音
４００ｂとは、第８図及び第９図に示すごとく、
その振幅及び位相が等しくその極性のみが異なる
波形となる。

従つて、本発明のごとく、加算器４２によりこ
れら比較器３６及びフレームメモリ４０から出力
される往走査時及び復走査時の比較演算信号３０
０ａ，３００ｂを加算演算処理すれば、比較演算
信号３００中に含まれる走査雑音４００成分を除
去することができる。従つて比較器３６から出力
される信号をCRT４６に入力すれば、CRT４６
上には被検体１４中の運動部１４の分布を正確に
画像表示することが可能となり、更に必要に応じ
該運動部１４の運動速度を正確に演算することも
可能となる。

このように、本発明の装置によれば、超音波ビ
ームの往走査と復走査により得られる比較演算信
号を単に加算するのみで該比較演算信号中に含ま
れる走査雑音を除去することができるため、超音
波ビームを高速走査した場合でも比較演算信号中
に含まれる走査雑音を確実に除去して、被検体１
２中に含まれる運動部１４の検出測定を正確に行
うことが可能となる。

更に、本発明によれば、超音波ビームを量子化
走査する場合にも、超音波ビーム連続走査の場合
と同様にして行うことができ、超音波ビームの高
速走査が可能となる。

なお、本発明はセクタ走査型の超音波送受波装
置のみならずリニア走査型の超音波送受波装置に
対しても適用することも可能である。

また、本発明の装置は前記実施例のごとく電子
走査型超音波送受波装置のみならず、機械走査型
の超音波送受波装置に対しても適用することが可
能である。

なお、前記実施例においては、１個のフレーム
メモリを用い記憶手段を形成したものを示した
が、本発明はこれに限らず、たとえば記憶手段を
少なくとも２個以上のフレームメモリを用いて形
成し、各メモリへのデータの書込み及び読出しを
交互に行つてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、超音波
ビームの走査速度にかかわりなく比較演算信号中
に含まれる走査雑音を有効に除去し、被検体内の
運動部を正確に検出測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波送受波装置の説明図、第
２図及び第３図は第１図に示す装置により得られ
る信号の波形説明図、第４図は従来の超音波送受
波装置の説明図、第５図は第４図に示す装置によ
り得られる信号の波形説明図、第６図は本発明の
好適な実施例を示す超音波送受波装置の電気回路
図、第７図は第６図に示す装置を用い超音波ビー
ムの往復走査した場合の説明図、第８図及び第９
図は第７図に示す往復走査により得られる信号の
波形説明図である。 １２……被検体、１４……運動部、３８……走
査器、４０……フレームメモリ、４２……加算
器、１００……超音波ビーム、２００……受波信
号、３００……比較演算信号、４００……走査雑
音。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一定の繰返し周期で超音波ビームを被検体に
   向け送受波し、得られる受波信号を１周期前の受
   波信号と比較演算処理し、該比較演算信号に基づ
   き被検体中の運動部を検出測定する超音波送受波
   装置において、 被検体に対し所定のパルスを繰返し周波数で超
   音波パルスビームを送受波するとともに、受信し
   た超音波パルスと対応する信号として出力する手
   段と、 超音波パルスビームを被検体に対し往方向及び
   復方向に走査するとともに、超音波ビームの走査
   位置を表すアドレスデータを発生する走査手段
   と、 往方向及び復方向それぞれの走査期間中に受信
   した各信号とその１周期前の往方向及び復方向の
   走査期間中に受信した各信号とをそれぞれ比較し
   て比較信号を得る手段と、 前記比較信号を記憶保持するとともに、超音波
   ビームの走査位置に対応したアドレスを指定する
   メモリ手段であつて、該メモリ手段は前記走査手
   段から出力された超音波ビームの走査位置を表す
   アドレスデータに応答して１周期前の往復走査に
   おける対応アドレスに保持されている各信号を出
   力し、同時に現在の往復走査における対応走査位
   置の比較信号を同一アドレスで記憶保持するメモ
   リ手段と、 現在の往復走査における前記対応位置の比較信
   号と１周期前の往復走査において前記メモリ手段
   から出力された比較信号とを加算する加算手段
   と、を含み、前記比較信号中に含まれている走査
   ノイズを除去することを特徴とする超音波送受波
   装置。