JPH0323049B2

JPH0323049B2 -

Info

Publication number: JPH0323049B2
Application number: JP61045291A
Authority: JP
Inventors: Koroku Namekawa
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1991-03-28
Also published as: JPS62204733A

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、特に反射体の
運動速度を検出又は測定し被検体内の動きを正確
に表示することのできる超音波ドプラ診断装置に
関する。

［従来の技術］一定の繰返し周波数でパルス波を放射して反射
体からの反射波を受信し、送信時間と受信時間と
を比較して反射体までの距離を測定するととも
に、受信信号の周波数変化を検出して運動する反
射体の速度を検出又は測定するパルスドプラ装置
が広く用いられている。

一般に、パルス波を放射する繰返し周波数の反
射体までの距離に応じて選定されている。しかし
ながら、被検体内の遠距離の反射体を測定する場
合、反射体までの距離に対応して定まる繰返し周
波数に比較して高い周波数を選定すると、周知の
ごとく、実際の距離より近い距離に折返しエコー
が現出し、距離の判別が困難となる。

また、運動反射体の速度を測定する場合にも上
記と類似の現象が現れ、運動反射体の速度による
ドプラ周波数に比較して低い繰返し周波数を選定
すると、折返し現象によつて低い周波数として現
れ、速度の判別が困難となる。

これら距離、速度ともに折返し現象を生じさせ
ないで測定するためには、最大のドプラ周波数fd
と繰返し周波数frとの間に、速度の絶対値だけで
なくその正負をも判別できる装置の場合には、fd
＝fr／２なる関係、速度の絶対値のみを検出測定
する装置の場合には、fd＝frなる関係を満たす必
要があることが知られている。

ここで、速度の正負を判別できる装置におい
て、 fd＝f₀・ｋ・Ｖ＝fr／２（f₀：放射する超音波周波数、ｋ：定数、Ｖ：最
大速度）から、測定可能な最大速度ＶはＶ＝fr／（2f₀・ｋ）となる。

［発明が解決しようとする問題点］従来技術の問題点しかしながら、前記式から理解されるように、
最大速度Ｖを大きくするために繰返し周波数frを
高くするとすれば、折返し現象を生じないで測定
できる反射体の最大距離が小さくなるので、高速
度の反射体を測定する場合に遠距離で速度測定が
できないという欠点が生じる。

また、放射する超音波周波数を低く選定すると
すれば、パルス幅の狭い送信波を形成することが
困難なばかりでなく、鋭い放射ビームを形成する
ことができず、距離分解能、包囲分解能が低下す
るという欠点が生じ、遠距離にあつてかつ高速度
で運動する反射体の距離と速度を同時に確定でき
ないという問題があつた。

発明の目的本発明は前記従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、低速度から高速
度に至るまでの広範囲の速度、特に遠距離にあつ
てかつ高速度で運動する反射体の速度を精度よく
求めることができる超音波ドプラ診断装置を提供
することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用］前記目的を達成するために、本発明の超音波ド
プラ診断装置は、同一方向に向けて２個の異なる
繰返し周期の超音波を発生させこの超音波を切り
替えて出力する送信回路部と、前記２個の超音波
のドプラ受信信号からそれぞれ運動反射体の速度
を演算する速度演算器と、同一方向に向けて先に
放射された超音波に基づいて前記速度演算器から
得られた第１の速度信号を記憶するメモリと、同
一方向に向けて後に放射された超音波に基づいて
前記速度演算器から得られた第２の速度信号と前
記第１の速度信号との和又は差を演算して和の速
度信号から低速の運動反射体の速度を、そして差
の速度信号から高速の運動反射体の速度を求める
加減算器と、を備え、運動反射体の速度を正確に
求めることを特徴とする。

以上の構成によれば、まず異なる繰返し周期の
２個の超音波が出力され、この２個の超音波が被
検体内の同一方向に順次送受波される。そして、
被検体内から得られた反射エコーのドプラ受信信
号に基づいて速度演算器によりそれぞれの速度が
演算され、先に放射された超音波にて得られた第
１の速度信号はメモリに記憶される。

また、同一方向に向けて後に放射された超音波
にて得られた第２の速度信号は加減算器に直接入
力され、ここで第１の速度信号との差又は和が演
算される。

この速度信号にはキヤリアに対する繰返し周波
数の偏位つまり速度の変化分が含まれており、差
の速度信号からは高速の運動反射体の速度、また
和の速度信号からは低速の運動反射体の速度を正
確に求めることができる。

［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、超音波ドプラ診断装置の回路構成
が示されており、一定の繰返し周波数のパルスを
送信する送信器１０が設けられ、この送信器１０
の出力は電子走査器１２に供給される。

本発明において特徴的なことは、同一方向に異
なる繰返し周期の２個の超音波を放射することで
あり、このために送信周期切替器１１が設けら
れ、繰返し周期の異なる２個の送信信号が電子走
査路１２に供給される。この電子走査器１２はセ
クタ走査であればビームの偏向角の制御を行つて
おり、電子走査器１２の制御によつて探触子１４
が励振され、これによつて任意方向において周期
の異なる２個の超音波パルスビームが発生する。
従つて、送信器１０、送信周期切替器１１、電子
走査器１２及び探触子１３にて送信回路部が形成
される。

前記探触子１４は生体表面に当接され、超音波
パルスが被検体内に放射される。このとき、反射
体からの反射エコーは同じ探触子１４にて受信さ
れ、電子走査器１２を介して受信器１６に供給さ
れる。この受信器１６は超音波受信信号を増幅し
て検波器１８に出力しており、検波器１８では受
信信号と送信器１０から出力される繰返し周波数
の整数倍の参照波とが混合検波される。

そして、前記検波器１８の出力は速度演算器２
０に供給され、ここでアナログ信号である受信信
号がデジタル信号に変換され、その後に速度が演
算される。

この速度は、各種の方法にて求めることができ
るが、例えばドプラ受信信号を複素信号に変換し
てこの複素信号の偏角から速度を求めることがき
る。

すなわち、複素信号をＺ＝ｘ＋iyで表すとすれ
ば、偏角θは次式にて求めることができる。

θ＝tan^-1（ｙ／ｘ） ……(1) この偏角はキヤリアの周波数偏移つまりドプラ
周波数を示しており、ドプラ周波数をfd、繰返し
周期をＴとすると、 fd＝θ／2πT ……(2) となり、複素信号の偏角θから運動反射体の速度
を求めることができる。

本発明では、前述したように、繰返し周期の異
なる２個の超音波を被検体内の同一方向に放射
し、この２個の超音波に基づいて低速度から高速
度までの広範囲の速度を求めるようにしており、
速度演算器２０にて得られた２個の速度値から運
動反射体の正確な速度が演算される。

すなわち、本発明では先に放射された超音波に
て得られた超音波ビーム軸上のすべての第１の速
度信号を記憶するメモリ、実施例では、ラインメ
モリ２２が設けられ、また後に放射された超音波
にて得られた第２の速度信号と前記第１の速度信
号との和又は差を逐次演算する加減算器２４が設
けられている。そして、前記加減算器２４にて求
められた運動反射体の速度は表示器２６に表示さ
れる。なお、この表示器２６にはＭモードあるい
はＢモードにて被検体内の形態が表示されてお
り、速度情報はこれに重ねて表示される。

本発明は以上の構成から成り、以下にその作用
を説明する。

同一方向に繰返し周期の異なる２個の超音波を
放射して求められた２個の速度信号において、先
に出力される第１の速度信号はラインメモリ２２
に供給して記憶され、後に出力される第２の速度
信号は加減算器２４に供給される。そして、加減
算器２４では、ラインメモリ２２から第１の速度
信号を読み出して両者の速度信号の差を演算す
る。

前記(1)式で求められるθを速度信号とし、先に
放射された超音波にて得られた第１速度信号を
θ₁、後に放射された超音波にて得られた第２の速
度信号をθ₂とすると、θ₁−θ₂が演算され、これは
次式にて示される。

θ₁−θ₂＝2πfd（T₁−T₁）＝2πfdΔT ……(3) この式において、T₁は先に放射された超音波
の繰返し周期、T₂は後に放射された超音波の繰
返し周期である。ここで、(3)式にて得られた偏角
θ₁−θ₂は、繰返し周期ΔTの超音波を放射したと
きに得られる速度信号であり、繰返し周期ΔTは
T₁−T₂であるから、結果的にこの繰返し周期の
小さい（繰返し周波数frが高い）超音波を被検体
内に放射したときに得られるドプラ信号と同一の
信号となる。

従つて、例えば繰返し周期をT₁＝250μs（繰返
し周波数fr1＝4kHz）、T₂＝200μs（繰返し周波数
fr2＝5kHz）とすれば、ΔT＝50μs（繰返し周波数
fr＝20kHz）となる。この結果、この場合の測定
可能な最大ドプラ周波数は20kHz÷２＝10kHzと
なつて繰返し周期T₂のときの最大ドプラ周波数
2.5kHz（＝5kHz÷２）に比べて４倍の速度を求め
ることができることになる。

このように、繰返し周期の異なる２個の超音波
により求められた速度信号を演算することにより
高速度の測定が可能となり、繰返し周期T₁、T₂
を適当な値に選定することによつて、最大測定深
度をほとんど変えることなくドプラ信号を所望の
信号に変更することができる。

また、本発明では加減算器２４の動作を加算器
として動作させることにより、低速度領域の速度
を正確に求めることができる。

すなわち、前記(3)式は次式にて示すものとな
る。

θ₁＋θ₂＝2πfd（T₁＋T₁）＝2πfdΔT ……(4) 従つて、偏角は繰返し周期の大きい（繰返し周
波数frの低い）超音波を用いた場合に相当し、ド
プラ周波数fdが小さいときは所定速度範囲での速
度値を拡大する働きがあるため、運動反射体の低
速度が精度よく検出できる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、同一方
向に向けて繰返し周期の異なる２個の超音波を被
検体内に放射し、これにより得られた２個の速度
信号から両者の和又は差を求めるようにしたの
で、低速度から高速度までの広範囲の速度信号を
含むドプラ信号に相当する信号に交換することが
でき、運動反射体の正確な速度を容易に得ること
ができる。

この結果、従来の超音波エコー法によつて超音
波診断装置からの診断情報に加えて、血流速度、
血流速度分布を同時に画像表示することができ、
実用上極めて多くの診断情報を提供できる超音波
診断装置を得ることが可能となる。

【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
の実施例を示す回路ブロツク図である。１０……送信器、１１……送信周期切替器、１
２……電子走査器、１６……受信器、２０……速
度演算器、２２……ラインメモリ、２４……加減
算器。

Claims

【特許請求の範囲】

１一定の繰返し周期の超音波を被検体内に放射
し送信信号と受信信号とを比較して運動反射体の
距離及び速度を検出する超音波ドプラ診断装置に
おいて、同一方向に向けて２個の異なる繰返し周
期の超音波を発生させこの超音波を切り替えて出
力する送信回路部と、前記２個の超音波のドプラ
受信信号からそれぞれ運動反射体の速度を演算す
る速度演算器と、同一方向に向けて先に放射され
た超音波に基づいて前記速度演算器から得られた
第１の速度信号を記憶するメモリと、同一方向に
向けて後に放射された超音波に基づいて前記速度
演算器から得られた第２の速度信号と前記第１の
速度信号との和又は差を演算して和の速度信号か
ら低速の運動反射体の速度を、そして差の速度信
号から高速の運動反射体の速度を求める加減算器
と、を備え、運動反射体の速度を正確に求めるこ
とを特徴とする超音波ドプラ診断装置。