JPH03198839A - 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、心臓内あるいは血管内の血流などの運動する
反射体の速度を検出または測定することができる超音波
診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置において、パルスドプラ血流計測装置は
無浸襲で生体内の血流速度が計測できることから、数々
の装置が開発されている。ここで実用化されているパル
スドプラ血流：１測装置の１つについて構成及び動作に
ついて説明する。

この装置は、生体内の任意の設定点の血流速度をパルス
ドプラ法を用いて、非観血的に測定するものである。

第３図はこの種のパルスドプラ血流計測装置の一例を示
す概略ブロック図、第４図は前記装置の各部のタイミン
グチャート図である。

第３図及び第４図を参照して装置について説明する。ま
ずクロックパルス発生回路１はクロックパルスａを発振
し、このクロックパルスａをレートパルス発生回路２及
びレンジゲート回路１２に出力する。レートパルス発生
回路２は分周回路及びゲート回路等を備え、前記レート
パルス発生回路２から入力するクロックパルスａに基づ
き、超音波繰り返し周波数に相当するレートパルスｂを
発生しパルサー３及びレンジゲート回路１２に出力する
。

パルサー３は供給されたレートパルスｂから高電圧の駆
動パルスを作り、超音波振動子４を駆動する。超音波振
動子４は電気信号を機械振動に変換し、生体表面５を介
して生体内へ超音波を送波する。この超音波は生体内の
血管壁６及び血管内の血流７（主に赤血球）により一部
反射され、そのエコー信号は同一の超音波振動子４で受
信され、電気信号ｄに変換される。

ここで説明を簡単にするために、血管内に単一の反射移
動物体があると仮定する。この場合得られる反射信号は
次式で表される。

５−Ａｃｏｓ　　（ｗｏｔ＋φｃ）＋ Ｂｃｏｓ　　（ｗｏ＋ｗｄ）ｔ　　　　−（１）ここで
ｗｏ−２ｙｒｆｏ、ｗｄ−２πｆ　ｄｆｃ：超音波周波
数 ｔ　：時間 ｆｄ：ドプラ偏移周波数 Ｂ　：ドプラ信号の振幅定数 Ａ　：クラッタ（血管壁エコー等）信号の振幅定数 Ｃ：クラッタ（血管壁エコー等）信号の位相角である。

またドプラ偏移周波数ｆｄは次式で表示される。

ｆｄ＝［（２ｖ−ｃｏｓ　θ）　／　ｓｌ　　・ｆ　ｃ
　　、−（２）■は血管内部の血球（血流）速度、θは
超音波進行方向と血流方向の角度、Ｓは生体内における
超音波伝搬速度である。したがって、血流速度はドプラ
偏移周波数に対応するので、パルスドプラ血流計測装置
はこのドプラ偏移周波数ｆｄのみを抽出する。

すなわち、前置増幅器９は前記超音波振動子４から人力
する前記電気信号ｄを増幅した後、ミクサ回路１０に出
力する。ミクサー１０は前記前置増幅器９から人力する
電気信号ｄとクロックパルス発生回路１から入力するク
ロックパルスａとを混合する。そしてローパスフィルタ
１１は、前記ミクサー１０から入力する混合信号のうち
超音波周波数等の高調波成分を除去する。

そして生体内の血流が流れている深さの位置８だけのド
プラ信号を抽出するため、前記ローパスフィルタ１１か
らの信号をサンプルホールド回路１３に出力する。

レンジゲート回路１２は遅延時間が任意に設定でき、こ
の場合超音波が振動子４からサンプリングポイント位置
（レンジゲート位置ともいう。）８まで往復する時間だ
け、信号すより遅延し、設定された長さに対応する幅を
有するサンプリングパルスＣをサンプルホールド回路１
３に加える。

サンプルホールド回路１３は、サンブリンクパルスＣに
よりローパスフィルタ１１の出力信号を積分し、サンプ
リングする。バンドパスフィルタ１４は、サンプルホー
ルド回路１３でのサンプリングにより生じた高調波成分
及び血管等の固定反射信号または比較的ゆったりした動
きによるドプラ偏移周波数を除去し、血流によるドプラ
周波数を抽出する。次に周波数分析器としてのＦＦＴ１
５を介して周波数スペクトルパターンを表示器１６に表
示する。このようにして、パルスドプラ血流計測装置は
血流速度に対応するドプラ偏移周波数を検出する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のパルスドプラ血流計測装置では、
次のような問題がある。すなわち前記パルスドプラ血流
計測装置は、血流内の血球等の散乱体からの反射波を加
算し、スペクトル解析しているため、これら散乱体から
の反射波の干渉の結果、表示ドプラスペクトラム上にス
ペックルパターンを生じ、計測時の誤差の要因になった
り、みかけ上の美しさを損ねたりしていた。

そこで本発明の目的は、表示ドプラスペクトラム上のス
ペックルパターンを減少し、計測時の誤差を低減し、し
かもドプラスペクトラム上のみかけ上の美しさを損なう
ことのない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。本発明は、超音波振動子により被検
体に対して超音波を送受波し、これにより得た受波信号
から抽出手段により予め設定されたレンジゲート位置の
血流によるドプラ信号を抽出し、このドプラ信号を処理
して血流情報を表示する超音波診断装置において、前記
抽出手段は設定されたレンジゲートを分割しこの分割さ
れたレンジゲート毎に前記受波信号からドプラ信号を各
々抽出し、この抽出手段で得た前記各々のドプラ信号を
加算し前記設定されたレンジゲート置からのドプラ信号
を得る加算手段を備えたことを特徴とする。

（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。設定されたレンジゲートをいくつかのレンジゲ
ートに分割し、その分割されたレンジゲート毎に積分及
びサンプリングしてドプラ信号を抽出すると、位相情報
がなくなる。この位相情報がなくなった状態で加算を行
ない、これら加算した信号を設定されたレンジゲート位
置からの血流によるドプラ信号として、血流情報を表示
するので、空間的なコンパウンド効果が得られ、スペッ
クルパターンが減少でき、ドプラスペクトラムを使用し
た際の計１１１１１時の誤差や表示ドプラスペクトラム
のみかけ上の美しさを損なわなくなる。

（実施例） 以下、本発明の具体的な実施例を説明する。

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図はパルスドプラのタイミングチ
ャート図である。なお前記第３図及び第４図に示す部分
と同一部分は同一符号を付しその詳細は省略する。

以下実施例について詳細に説明する。まずクロックパル
ス発生回路１はクロックパルスａを発振し、このクロッ
クパルスａをレートパルス発生回路２及びレンジゲート
回路１２に出力する。レートパルス発生回路２は、前記
レートパルス発生回路２から入力するクロックパルスａ
に基づき、超音波繰り返し周波数に相当するレートパル
スｂを発生シパルサー３及びレンジゲート回路１２に出
力する。

パルサー３は、供給されたレートパルスｂから高電圧の
駆動パルスを作り、超音波振動子４を駆動する。超音波
振動子４は電気信号を機械振動に変換し、生体表面５を
介して生体内へ超音波を送波する。この超音波は生体内
の血管壁６及び血管内の血流７（主に赤血球）により一
部反射され、そのエコー信号は同一の超音波振動子４で
受信され、電気信号ｄに変換される。

したがって、血流速度はドプラ偏移周波数に対応するの
で、パルスドプラ血流計測装置はこのドプラ偏移周波数
ｆｄのみを抽出する。

すなわち、前置増幅器９は前記超音波振動子４から入力
する前記電気信号ｄを増幅した後、ミクーサ回路１０に
出力する。ミクサー１０は前記前置増幅器９から入力す
る電気信号ｄとクロックパルス発生回路１から入力する
クロックパルスａとを混合する。そしてローパスフィル
タ１１は、前記ミクサー１０から入力する混合信号のう
ち超音波周波数等の高調波成分を除去する。

そして生体内の血流が流れている深さの位置８だけのド
プラ信号を抽出するため、前記ローパスフィルタ１１か
らの信号を３つのサンプルホールド回路１３Ａ〜１３Ｃ
に出力する。

次に本実施例の特徴について説明する。すなわち本実施
例は、超音波診断装置に抽出手段として、レンジゲート
回路１２ａ１前記ローパスフイルタ１１の出力端子に接
続される前記３つのサンプルホールド回路１３Ａ〜１３
Ｃ１これら３つのサンプルホールド回路１３Ａ〜１３Ｃ
の出力端子に接続される３つのバンドパスフィルタ１４
Ａ〜１４Ｃ１これら３つのバンドパスフィルタ１４Ａ〜
１４Ｃに接続される３つのＦＦＴ１５Ａ〜１５Ｃを設け
、これら３つのＦＦＴ１５Ａ〜１５Ｃの出力端子に接続
される加算手段としての加算器１７を設けている。

前記レンジゲート回路１２ａは遅延時間が任意に設定で
き、この場合超音波が振動子４からサンプリングポイン
ト位置８まで往復する時間だけ、ｆ、ｈ号すより遅延し
、設定された長さに対応する幅を有するサンプリングパ
ルスＣを、第２図に示すように時間方向に例えばサンプ
リングパルスＸ。

ｙ、ｚに３分割し、これら３分割されたサンプリングパ
ルスｘｒＹｒＺをサンプルホールド回路１３Ａ〜１３Ｃ
に出力する。

前記サンプリングホールド回路１３Ａ〜１３Ｃは、前記
レンジゲート回路１２ａから人力するサンプリングパル
スｘ、ｙ、ｚによりローパスフィルタ１１からのエコー
信号ｄ、、ｄ２．ｄ、をそれぞれサンプリングし、積分
する。

バンドパスフィルタ１４Ａ〜１４Ｃは、前記サンプリン
グホールド回路１３Ａ〜１３Ｃによるサンプリングによ
り生じた高調波成分及び血管等の固定反射信号または比
較的ゆったりした動きによるドプラ偏移周波数を除去し
、血流によるドプラ周波数を３つ抽出する。

次に周波数分析器としてのＦＦＴ１５Ａ〜１５Ｃは、前
記バンドパスフィルタ１４Ａ〜１４Ｃから入力する３つ
のドプラ周波数を周波数分析し、位相情報のないパワー
スペクトラムを得る。

そして前記加算器１７は、前記ＦＦＴ１５Ａ〜１５Ｃか
ら人力する３つのパワースペクトラムを加算すると、周
波数スペクトルパターンを表示器１６に表示する。

このように本実施例によれば、設定されたレンジゲート
を３つのレンジゲートに分割し、その分割されたレンジ
ゲート毎にエコー信号ｄ１〜ｄ３をサンプリング及び積
分し、ＦＦＴ１５Ａ〜１５Ｃで周波数分析し、パワース
ペクトラム信号でドプラ信号を抽出すると、位相情報が
なくなる。

この位相情報がなくなった状態で加算を行ない、これら
加算した信号を設定されたレンジゲート位置からの血流
によるドプラ信号として、血流情報を表示するので、空
間的なコンパウンド効果が得られ、スペックルパターン
が減少できる。またドプラスペクトラムを使用した際の
計ｆｌｉ時の誤差や表示ドプラスペクトラムのみかけ上
の美しさを損なわなくなる 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、サンプリングパルスＣを
３等分してサンプリングパルスＸ。

ｙ、ｚを生成したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、その他の分割数であっても良い。

またパワースペクトラムを加算するときにはそれぞれの
パワースペクトラムに重み付けを行った後に加算するよ
うにしても良い。

さらに本発明は電子走査型超音波診断装置にも適用でき
る。この電子走査型超音波診断装置は、例えばセクタ電
子走査型超音波診断装置やリニア電子走査型超音波診断
装置があり、ここではセクタ電子走査型超音波診断装置
の特有部分について説明する。

このセクタ電子走査型超音波診断装置は、複数の超音波
振動子を併設する振動子群、この振動子群の各々の振動
子を駆動し超音波ビームを送波させるパルサー群、超音
波を所定方向にセクタスキャンすべく、前記レートパル
ス発生器２からのレートパルスを前記各々の振動子に対
応して所定時間遅延させる送信遅延回路群を有する。

また前記装置は、前記振動子群を介して被検体からの反
射超音波を受信しこの受信信号を増幅するプリアンプ、
このプリアンプからの信号に対して、前記送信遅延回路
群でかけた遅延時間を元に戻すように遅延時間をかける
受信遅延回路群を有する。さらには前記装置は、前記受
信遅延回路群及び前記送信遅延回路群の遅延時間を制御
する遅延制御回路、前記受信遅延回路群からの各々の振
動子からの受信信号を加算する加算回路を備えることを
特徴としている。

このように構成された装置によれば、まずレートパルス
発生器２からのレートパルスは、送信遅延回路群により
所定の遅延を与えられ、パルサー群により高電圧の駆動
パルスが作られる。そしてこれらの駆動パルスが超音波
振動子を駆動すると、発生した超音波ビームは振動子か
ら所定の方向に向けて送波される。

そして超音波ビームの反射波は、前記同一の振動子に受
波され、プリアンプにより各々の振動子の受信信号は増
幅され、受信遅延回路群により各々所定の遅延時間を与
えられる。さらに受信遅延回路群で所定の遅延時間を与
えられた信号は、加算回路により加算合成される。この
加算信号は、前述した実施例のミクサー１０に出力し、
後の処理は前述した実施例と同様である。なお前記遅延
制御回路は送信遅延回路群、受信遅延回路群の遅延時間
を変えることにより、セクタ走査を行なうので、モニタ
などの表示器にも前述した周波数スペクトラムパターン
と同様な周波数スペクトラムパターンを得ることができ
る。

このほか本発明は、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。

［発明の効果コ 本発明によれば、設定されたレンジゲートをいくつかの
レンジゲートに分割し、その分割されたレンジゲート毎
に積分及びサンプリングしてドプラ信号を抽出すると、
位相情報がなくなる。この位相情報がなくなった状態で
加算を行ない、これら加算した信号を設定されたレンジ
ゲート位置からの血流によるドプラ信号として、血流情
報を表示するので、空間的なコンパウンド効果が得られ
、スペックルパターンが減少でき、ドプラスペクトラム
を使用した際の計測時の誤差や表示ドプラスペクトラム
のみかけ上の美しさを損なわなくな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として
のパルスドプラ血流計ハ１装置を示す概略ブロック図、
第２図は前記実施例の各部のタイミングチャート図、第
３図は従来のパルスドプラ血流計測装置を示す概略ブロ
ック図、第４図は前記装置の各部のタイミングチャート
図である。 １・・・クロックパルス発生回路、２・・・レートパル
ス発生回路、３・・・パルサー　４・・・超音波振動子
、９・・・前置増幅器、１０・・・ミクサー　１１・・
・ローパスフィルター　１２．１２ａ・・・レンジゲー
ト回路、１３．１３Ａ〜１３Ｃ・・・サンプルホールド
回路、１４．１４Ａ〜１．４　Ｃ・・・バンドパスフィ
ルター１５．１５Ａ〜１５Ｃ・・・ＦＦＴ、１６・・・
表示器、１７・・・加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波振動子により被検体に対して超音波を送受波し、
   これにより得た受波信号から抽出手段により予め設定さ
   れたレンジゲート位置の血流によるドプラ信号を抽出し
   、このドプラ信号を処理して血流情報を表示する超音波
   診断装置において、前記抽出手段は設定されたレンジゲ
   ートを分割しこの分割されたレンジゲート毎に前記受波
   信号からドプラ信号を各々抽出し、この抽出手段で得た
   前記各々のドプラ信号を加算し前記設定されたレンジゲ
   ート位置からのドプラ信号を得る加算手段を備えたこと
   を特徴とする超音波診断装置。