JPH0258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波装置に関するものであり、特
に断層像とドプラ像（血流速分布像）とをリアル
タイム（極短時間）で重ね合わせて表示する機構
を備えた超音波装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、超音波パルスドプラ技術を用いて、例え
ば血流の速度を測ることが行われている。

すなわち、単一の振動子を有する探触子によつ
て超音波を皮膚上から被検体内の血管に向けて発
射すると、被検体内の臓器組織からの反射波とと
もに血管内の血球からも反射波が得られる。この
血球からの反射波は、血管内の血液の流れによつ
てその周波数が発射超音波に対して変化してお
り、発射超音波と反射波との周波数の差、すなわ
ち超音波ドプラ偏位周波数fd（fd＝f₀−f₁＝
2Vcosθ・f₁／ｃ、ここで、f₀：発射超音波の周波
数、f₁：反射波の周波数、ｃ：その媒体内の音
速、Ｖ：反射体の運動の速さ、θ：超音波パルス
の方向と反射体の運動方向との間の角度である）
から血流速度を測るというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の単一振動子を有する探触子を用いて超音
波ドプラ偏位周波数fdを求めるには、超音波ドプ
ラ周波数の１周期以上の時間超音波ビーム、即ち
探触子の方向を固定しておかねばならない。そし
て血流速分布等を断面上に二次元的に表示するに
は、ドプラサンプルの位置検出機構が必要とな
る。また、探触子のスキヤンに時間がかかるため
生体に応用するには、ECG等のトリガをかけな
ければならない等の問題があつた。したがつて、
血流速分布像を被検体の断面に対応した二次元像
（以下、二次元血流速分布像という。）としてリア
ルタイムで表示することは不可能であつた。

本発明は、前記問題点を解決するためになされ
たものである。

本発明の目的は、リアルタイム二次元断層像
と、この断層像に対応したリアルタイム二次元血
流速分布像とを重ね合せて表示することができる
超音波装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、能率的なスキヤンが可能
であり、かつ被検体のリアルタイム二次元断層像
とリアルタイム二次元血流速分布像とを切り換え
て表示することができる超音波装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は以下に記すような技術的手段を備え
た超音波装置によつて達成される。

即ち、本発明の目的は、超音波を送受信する単
一の高速電子スキヤン形探触子と、該探触子によ
り超音波送受信方向を順次ずらしながら、各送受
信方向について被検体内の心臓又は血管等の血流
を有する所定部位の断層像信号を得るとともに被
検体内の各深さにおけるドプラ偏位周波数に基づ
くドプラ像信号を検出する超音波走査手段と、該
超音波走査手段によつて得た断層像信号とドプラ
像信号とを別個に記憶する記憶手段と、該記憶手
段に記憶された断層像信号とドプラ像信号とを超
音波送受信方向を互いに対応させて同時に読み出
し、各々を前記探触子が当接された被検体断面に
対応したリアルタイム二次元断層像とリアルタイ
ム二次元血流速分布像として重ね合わせて表示さ
せる手段と、リアルタイム二次元断層像とリアル
タイム二次元血流速分布像とを切り換えて表示す
る手段とを具備したことを主な特徴とする超音波
装置によつて達成される。

〔作用〕

前記目的達成のための手段によれば、高速電子
スキヤン形探触子により、超音波送受信方向を順
次ずらしながら、各送受信方向について被検体内
の心臓又は血管等の血流を有する所定部位の断層
像信号を得るとともに被検体内の各深さにおける
ドプラ偏位周波数に基づくドプラ像信号を検出
し、この検出された断層像信号とドプラ像信号と
を別個のメモリに記憶し、この記憶された断層像
信号とドプラ像信号とを超音波送受信方向を互い
に対応させて同時に読み出し、各々を前記探触子
が当接された被検体断面に対応したリアルタイム
二次元断層像とリアルタイム二次元血流速分布像
として重ね合わせて表示することにより、異常血
流の発生部を容易にかつ正確に把握することがで
きるので、診断上極めて有効である。

また、断層像と二次元血流速分布像とを切り換
えて表示する手段を設けることにより、リアルタ
イム二次元断層像とリアルタイム二次元血流速分
布像とを切り換えて表示することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の好ましい実施例の超音波装置を
図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の超音波装置の概
略構成を説明するためのブロツク構成図である。

第１図において、１は複数の配列振動子を備え
て構成された高速電子スキヤンが可能な探触子で
好ましくは電子セクタ形の探触子、２は電子スイ
ツチ回路であり、高速に振動子の送受信の切り換
えを行つて高速スキヤンを行うためのものであ
る。３は送受信回路、４は遅延回路であり、送波
される超音波ビームを細くしたり、超音波の打ち
出し方向を変えるとともに、受信された信号を整
相するためのものである。５は位相合成アンプ、
６は検波回路、７は前記電子スイツチ回路２、遅
延回路４及びCRT表示装置１５の掃引信号の制
御を行う制御回路、８は遅延回路であり、ドプラ
像（血流速分布像）を検出するために位相合成ア
ンプ５の出力信号に対して超音波の打ち出し一周
期分の時間の遅延をかけるためのものである。９
は90度移相回路であり、前記位相合成アンプ５の
出力を90度位相をずらすためのものである。

１０Ａ，１０Ｂはリミツトアンプ、１１は位相
検波回路、１２は低帯域通過フイルタ、１３は断
層像データとドプラ像データとをメモリ１４へ入
力するための像データ入力切換器であり、Ａ接点
側は断層像データ、Ｂ接点側がドプラ像データを
それぞれメモリ１４へ入力する。メモリ１４は、
前記低帯域通過フイルタ１２の出力信号及び／又
は検波回路６の出力信号を記憶するためのもので
ある。１５はCRT表示装置であり、このCRT表
示装置１５の水平Ｘ及び垂直Ｙの掃引信号は超音
波パルスのビーム方向と同じ方向になるように前
記制御回路７から出力される。１６は前記像デー
タ入力切換器１３の切換制御及びメモリ１４の書
き込み、読み出し制御を行う制御回路である。

第２図は、本実施例の受信信号の位相変化量検
出動作を解り易く説明するための波形図である。

第２図において、ａは位相合成アンプ５の出力
信号であり、ｎ回目の超音波パルスの送受信時の
固定物体の受信信号（エコー信号）イと移動物体
の受信信号（エコー信号）ロが位相合成されたも
のである。

ｂは遅延回路８の出力信号であり、ｎ−１回目
の超音波パルスの送受信時の固定物体の受信信号
（エコー信号）イと移動物体の受信信号（エコー
信号）ロが位相合成されたものである。

ｃは90度移相回路９の出力信号であり、前記位
相合成アンプ５の出力信号ａを90度だけ位相をず
らしたものである。

ｄ，ｅはそれぞれリミツトアンプ１０Ａ，１０
Ｂの出力信号、ｆは位相検波回路１１の出力信
号、ｇは低帯域通過フイルタ１２の出力信号であ
る。

次に、本実施例の超音波装置の動作を説明す
る。

第１図において、制御回路７からフオーカスデ
ータ及び超音波パルスビームの偏向データと共に
打ち出しクロツクが出力され、その内容に従つて
探触子１から打ち出される超音波の打ち出し信号
に、遅延回路４で所定種類の遅延がかけられる。
例えば、10チヤンネルであれば10通りの遅延32チ
ヤンネルであれば32通りの遅延がかけられる。こ
れらの遅延がかけられた打ち出し信号によつて送
受信回路３から高電圧パルスが出力され、探触子
１の所定の素子に印加され、所定の方向へ超音波
パルスビームがｎ回ずつ送波される。

探触子１から打ち出された超音波ビームの各反
射信号は、送受信回路３により増幅され、遅延回
路４でその位相がそろえられ、位相合成アンプ５
で合成され、検波回路６で検波され断層像信号と
して出力され、像データ入力切換器１３のＡ接点
を介してメモリ１４へ入力される。一方位相合成
アンプ５の出力信号ａは、第２図に示されるよう
に、血流速分布を検出するために遅延回路８で超
音波の打ち出し一周期分の時間の遅延がかけら
れ、リミツトアンプ１０Ａに入力される。そして
前記位相合成アンプ５の出力信号ａは、90度移相
回路９で90度位相がずらされ、リミツトアンプ１
０Ｂに入力される。このとき、遅延回路８の出力
信号ｂはｎ−１回目の受信信号であり、90度移位
回路９の出力信号ｃはｎ回目の受信信号であるた
め、前記各リミツトアンプ１０Ａ，１０Ｂの出力
信号ｄ，ｅは、位相検波回路１１において、位相
差に応じたパルス幅を有した信号ｆとなり、低帯
域通過フイルタ１２へ入力する。低帯域通過フイ
ルタ１２の出力信号ｇの大きさが位相差であり、
即ち反射体（血流）の移動速さを示すことが可能
となる。したがつて、前記受信信号の位相変化の
大きさをドプラ周波数の大きさとして検出し、そ
の位相変化量を検出するために、本実施例では基
準となる１回目の超音波パルスの送信時の反射信
号と変化量を持つた２回目の超音波パルスの送信
時の反射信号が得られるように、超音波ビームの
送信・受信を同一方向で複数回、具体的には２回
行う。このようにして、同一方向で超音波ビーム
の送信・受信を２回行うことによりその超音波ビ
ーム上の血流速を検出し、順次制御回路７の制御
で超音波ビームの送受信方向を切り換えてスキヤ
ンする（高速電子スキヤン）ことにより、極めて
短時間に二次元断層像と二次元血流速分布像が得
られる。すなわち、探触子を被検体の心臓へ向け
て当接すると、第３図に示す心臓の断層像と、第
４図に示す心臓内を流れる血液の流速分布を二次
元表示したリアルタイム血流速分布像とをリアル
タイムで重ね合わせた画像（第５図）が得られ
る。

なお、位相変化だけを検出するためには、同一
方向で２回の超音波パルスの発射の送受信信号を
行えばよいが、より積極的に低速エコー（生体の
臓器、例えば心臓壁等）を除去して高速エコー
（血流）だけを取出そうとするならば、遅延回路
８及び90度位相回路９の前段に、従来から知られ
ているレーダーに用いられているようなMTI
（Moving Target Indicator）フイルタを挿入し
てもよい。ただし、その場合には２＋α回同一方
向に超音波パルスを送受信する必要がある。前記
αはMTIフイルタの構成によつて異なる。

そして、前記像データ入力切換器１３をＡ接点
側に接続すれば断層像データが、Ｂ接点側に接続
すればドプラ像データがそれぞれメモリ１４に記
憶される。前記入力切換器１３の切換制御及びメ
モリ１４の書き込み、読み出しの制御は制御回路
１６によつて行う。例えば、前記受信動作におい
て、ｎ−１回の受信信号に対しては入力切換器を
Ａ接点側へ、ｎ回目の受信信号に対してはＢ接点
側に接続する。これによつて二次元断層像データ
と二次元血流速分布像データがほぼリアルタイム
で取り込める。そして、リアルタイム二次元断層
像及びリアルタイム二次元血流速分布像を同時に
重ね合わせて表示するには、メモリ１４に断層像
用とドプラ像用の二組のメモリを設け、その内容
を超音波送受信方向を互いに対応させて同時に読
み出して、表示装置に表示すればよい。

以上の説明からわかるように、本実施例によれ
ば、超音波ビームの送信・受信を同一方向で複数
回行う手段と、超音波ビームの走査及び偏向を高
速スキヤン装置で行う手段と、打ち出された超音
波ビームの被検体内の各送受信方向の各深さにお
けるドプラ偏位周波数に比例した位相変化量を検
出する手段を備えたことにより、リアルタイムの
二次元血流速分布像が得られるので、診断上極め
て有効である。

例えば、従来のECGトリガ法ではラスタ数100
本、超音波パルス繰り返し時間200μsecで二次元
血流速分布像を得ようとすれば、１心拍の周期を
1secとして100secかかるが、本実施例によれば、
200μsec×２×100＝40ｍsecで得ることができる
ので1sec当りの約20〜25フレームの画像表示が可
能である。また、高速電子スキヤナ等の高速電子
スキヤン装置を用いているので能率的にスキヤン
ができる。

また、前記位相変化量を格納しておくメモリ及
び断層像を格納しておくメモリを備え、前記手段
によつて得られたリアルタイム二次元断層像とリ
アルタイム二次元血流速分布像を重ね合わせて表
示することにより、異常血流の発生部を容易にか
つ正確に把握することができるので、診断上極め
て有効である。

また、像データ入力切換器を用いることによ
り、前記リアルタイム二次元断層像とリアルタイ
ム二次元血流速分布像とを別々に表示することが
できる。

本実施例は断層像及び血流速分布像に関するも
のとして説明したが、本発明はこの実施例に限定
されることなく、流体の検査等における断層像及
び流速分布像を表示する検査手段にも適用できる
ことは言うまでもない。

そして、本実施例では、超音波ビームを一方向
当り複数回送受波するとともに順次その送受波方
向をずらしてスキヤンする方法で説明したが、本
発明はこのような方法に限定されることなく、前
述の従来技術で述べた発射超音波と反射波との周
波数の差からドプラ変位周波数を求め送受信方向
を順次ずらしてスキヤンする方法を用いても良い
ことは明らかであろう。

なお、本発明において、断層像と血流速分布像
とを重ね合わせて表示するための記憶手段と表示
手段とは、断層像とドプラ像との各々のデータを
超音波送受信方向を互いに対応させて同時に読み
出せるものであれば良く、上記実施例以外に近年
普及しつつあるフレームメモリを備えたデイジタ
ル・スキヤン・コンバータ（Digital Scan
Converter）とTV表示式のCRT表示装置との組
み合せでも良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、断層像
と血流速分布像をリアルタイムで重ね合わせて表
示することにより、異常血流の発生部を容易にか
つ正確に把握することができるので、診断上極め
て有効である。

また、前記リアルタイム二次元断層像とこの断
層像に対応した部位のリアルタイム二次元血流速
分布像とを切り換えて表示することができるの
で、診断部位の位置決めを断層像のみを表示によ
つて行うことができ、また、断層像と血流速分布
像との重ね合わせ表示により発見した異常血流の
発生部を断層像のみの表示で更に詳細に診断する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の超音波装置の概
略構成を説明するためのブロツク図、第２図は、
本実施例の受信信号の位相変化量検出動作を説明
するための波形図、第３図は、心臓の断層像の表
示画面を説明するための図、第４図は、心臓内を
流れる血液の流速分布を二次元表示したリアルタ
イム血流速分布像の表示画面を説明するための
図、第５図は、第３図に示す心臓の断層像と第４
図に示すリアルタイム血流速分布像とをリアルタ
イムで重ね合わせた画像の表示画面を説明するた
めの図である。 図中、１……探触子、２……電子スイツチ回
路、３……送受信回路、４，８……遅延回路、５
……位相合成アンプ、６……検波回路、７，１６
……制御回路、９……90度移相回路、１０Ａ，１
０Ｂ……リミツトアンプ、１１……位相検波回
路、１２……低帯域通過フイルタ、１３……像デ
ータ入力切換器、１４……メモリ、１５……
CRT表示装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波を送受信する単一の高速電子スキヤン
   形探触子と、該探触子により超音波送受信方向を
   順次ずらしながら、各送受信方向について被検体
   内の心臓又は血管等の血流を有する所定部位の断
   層像信号を得るとともに被検体内の各深さにおけ
   るドプラ偏位周波数に基づくドプラ像信号を検出
   する超音波走査手段と、該超音波走査手段によつ
   て得た断層像信号とドプラ像信号とを別個に記憶
   する記憶手段と、該記憶手段に記憶された断層像
   信号とドプラ像信号とを超音波送受信方向を互い
   に対応させて同時に読み出し、各々を前記探触子
   が当接された被検体断面に対応したリアルタイム
   二次元断層像とリアルタイム二次元血流速分布像
   として重ね合わせて表示させる手段と、リアルタ
   イム二次元断層像とリアルタイム二次元血流速分
   布像とを切り換えて表示する手段とを具備したこ
   とを特徴とする超音波装置。