JPH0385155A - 超音波ドプラ診断装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波ドプラ診断装置、特にドプラ偏移周波数
の折り返し現象のない、高精度の超音波ドプラ診断装置
に関する。

［従来の技術］ 生体などの被検体内に超音波パルスを放射して運動する
反射体、例えば心臓内及び腹部内の血流、体液流等の運
動状態を被検体の断層像と共に画像表示する超音波ドプ
ラ診断装置が従来より周知である。この超音波ドプラ診
断装置においては、通常３．５ＭＨｚ程度の送信周波数
を有する超音波を３〜４ｋＨｚ程度の繰返し周波数でパ
ルス状に被検体内に送信して反射エコーを受信し、この
反射エコーが受けたドプラ効果を超音波キャリア周波数
の偏移として検出して運動反射体の速度状態などを求め
ている。

第２図にこのような従来の超音波ドプラ診断装置の概略
ブロック図を示す。図において、送波器１０からの信号
に基づき、複数の振動子がリニアに配列して成る送受波
振動素子アレイ１２が３゜５ＭＨｚ程度の送信周波数及
び３〜４ｋＨｚ程度の繰返し周波数で超音波パルスを送
信する。そして、図示しない被検体からの反射エコーを
この送受波振動素子アレイ１２が受波する。そして、送
受波振動素子アレイ１２の各素子からの受波信号を受信
波増幅素子アレイ１４で増幅し、受信波合成回路１６に
伝送する。この受信波合成回路１６は送られてきた信号
をそれぞれ所定時間遅延させて加算することにより合成
し、ある所定位置からの反射エコー信号を取り出す電子
フォーカスを行う。

そして、この受信波合成回路１６で合成された信号は更
にドプラ検出回路１８に伝送され、高速フーリエ演算等
の手法によりドプラ偏移信号が検出され、この検出され
たドプラ偏移信号が画像表示器２０にてカラー表示され
る。

また、受信波合成回路１６で合成された信号は、直接画
像表示器２０に伝送され、被検体の断層像表示（Ｂモー
ド表示）に利用される。

このようにして得られた被検体の断層像と運動反射体の
運動状態は同一画像で重ねて表示され、このカラー表示
画像から心臓等の診断を容易に行うことかできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の超音波ドプラ診断装置におい
ては幾つかの問題があった。良く知られているように、
超音波ドプラ診断装置で検出できるドプラ偏移周波数は
繰返し周波数の１／２以下であり、それ以上のドプラ偏
移周波数は逆に低い周波数偏移として検出される折り返
し現象が発生する。

もちろん、繰返し周波数を高くすればこの折り返し現象
を防止することはできるが、この繰返し周波数ｆ、と最
大診断可能距離ｄとの間には、音速をＣとして、 ｄ−（１／２）　　（ｃ／ｆ　　）−ｃ／２ｆ。

なる関係にあり、従って繰返し周波数を高くすることに
より折り返し現象は防止できるものの診断可能距離が短
くなってしまう。

一方、ドプラ偏移周波数ｆ、は次式に示されるように超
音波の送信周波数ｆに比例することが知られている。

ｆｄ−（２ｖｃｏｓθ）・（ｆ／ｃ） ただし、■は反射体の速度、θはＣとＶのなす角である
。

従って、この送信周波数ｆを低く設定することによりド
プラ偏移周波数を小さくし、折り返し現象を防ぐことも
考えられるが、送信周波数ｆを低くすることによる超音
波ビーム幅の拡大に対してビーム幅を狭くするためには
探触子を大型にしなければならず、また、送信周波数ｆ
を低くするときは広いパルス幅を使用することから分解
能が低下して画像の鮮明さを失ってしまう。

のみならず、速度の遅い血流等は、ドプラ偏移量が微小
となるために検出不能となる等、種々の問題が生じる。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、折り返し現象を除去して動きの速い運動領域
から動きの穏やかな運動領域まで広範囲の速度を計測す
ることができ、かつ高鮮明な画像を得ることができる超
音波ドプラ診断装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上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、従来の構成に加え、送受波振動素子アレイが受
信した複数の反射エコー信号に含まれるドプラ偏移量が
所定の閾値（この閾値は従来と同様な第１のドプラ検出
回路で出力されるドプラ情報の下限の速度情報をもたら
すドプラ偏移量と、逓倍しても折り返しの周波数以上に
ならない値の範囲内にある）より大なる偏移量の信号成
分を除去するフィルタと、このフィルタにて所定の信号
成分が除去された複数の反射エコー信号の周波数を所定
の逓倍率で逓倍する周波数逓倍回路と、この周波数逓倍
回路で逓倍された複数の反射エコー信号をそれぞれ所定
時間遅延、加算して合成する逓倍波合成回路と、この逓
倍波合成回路にて合成された信号からドプラ偏移信号を
検出し、このドプラ偏移信号を対応する画像信号に変換
して出力する第２ドプラ検出回路と、この第２ドプラ検
出情報回路からの画像信号を前記周波数逓倍回路での逓
倍率に応じて第１のドプラ検出回路よりの所定の運動状
態に対応する画像信号と同じ速度尺度に表現するために
補正する表示補正回路とを備えたことを特徴としている
。

［作用］ 本発明はこのような構成を有しており、送信周波数に低
周波を用い、被検体からの反射エコー信号に含まれるド
プラ偏移信号を２つの信号処理系で処理して画像表示す
るものである。つまり、送信周波数を低周波とすること
により折り返し現象を防ぐと共に、運動速度の小さい反
射体からのドプラ偏移周波数を逓倍することにより検出
を容易ならしめるのである。

すなわち、送受波振動素子アレイで受信された反射エコ
ー信号に含まれる運動速度の大きい反射体からのドプラ
偏移は、従来と同様に受信波合成回路及び第１ドプラ検
出回路を経て検出され、画像表示器に伝送される。

一方、送受波振動素子アレイで受信された反射エコー信
号はフィルタにて運動速度の大きい反射体からの大なる
ドプラ偏移信号が除去され、運動速度の小さい反射体か
らの小なるドプラ偏移信号は周波数逓倍素子アレイにて
所定の逓倍率で逓倍される。

このように周波数逓倍を行うことにより実効的にドプラ
偏移量が増大し、従って逓倍波合成回路で合成した信号
から第２ドプラ検出回路にてドプラ偏移信号を検出する
ことが容易となる。

そして、この第２ドプラ検出回路は第１ドプラ検出回路
と同様にドプラ偏移量に応じた画像信号を出力するが、
このドプラ偏移量は逓倍されたものであり、従って画像
信号も本来の運動速度に正確に対応した信号とはなって
いない。

そこで、この第２ドプラ検出回路からの画像信号を表示
補正回路により補正し、表示器に伝送する。

このように、送信周波数に折り返し現象の生じない低周
波を用い、運動速度の小さい反射体からの小さいドプラ
偏移信号は周波数逓倍することにより検出を容易とし、
幅広い運動速度領域で鮮明な画像を得ることができる。

［実施例］ 以下、図面を用いながら本発明に係る超音波ドプラ診断
装置の好適な実施例を説明する。

第１図は本実施例の概略ブロック図である。図において
、送波器１０からの信号を受け、送受波振動素子アレイ
１２は従来用いられている送信周波数の１／２以下の１
．５〜２ＭＨｚの低周波超音波を３〜４ｋＨｚの繰返し
周波数で図示しない被検体にパルス状に送信する。そし
て、被検体から反射された反射エコー信号をこの送受波
振動素子アレイ１２で受信する。

本実施例ではこのような低周波の超音波を用いているの
で、運動速度の大きい反射体によるドプラ偏移量も繰返
し周波数の１／２以下に抑えることができ、折り返し現
象は生じない。

送受波振動素子アレイ１２で受波した反射エコー信号は
、次に受信波増幅素子アレイ１４に人力し、送受波振動
素子アレイ１２の各振動素子に対応した増幅素子でそれ
ぞれ増幅される（図では簡略化のため４個の信号のみ図
示している）。そして、増幅された反射エコー信号は受
信波合成回路１６に送られ、所定時間遅延されて加算合
成される。このように、受波した複数の反射エコー信号
を合成するのは、被検体の特定領域に焦点を結ぶためで
ある。

受信波合成回路１６にて加算合成された反射エコー信号
は、次に第１ドプラ検出回路１８に入力し、ドプラ偏移
の大きい成分に高感度なデスクリミネータの作用により
ドプラ偏位周波数を検出する。そして、検出されたドプ
ラ偏移量、すなわち被検体内の運動反射体の速度に対応
させて所定の画像信号として画像表示器２０に伝送する
。

一方、送受信波増幅素子アレイ１４にて増幅された反射
エコー信号は、フィルタ２２にも入力し、反射エコー信
号が含むドプラ偏移量が所定の閾値ｆｄｔｈより大なる
成分が除去される。そして、このフィルタ２２にてドプ
ラ偏移量の大きい成分が除去された反射エコー信号は次
に周波数逓倍素子アレイ２４に入力する。この周波数逓
倍素子アレイ２４ではそれぞれの反射エコー信号を所定
、例えば２倍、４倍の偶数逓倍率で周波数逓倍するが、
本実施例では、この周波数逓倍素子アレイ２４として、
出力信号の振幅が入力信号の振幅に比例する特性を有す
るパラメトリック増幅素子アレイを用いている。

そして、この周波数逓倍素子アレイ２４で逓倍された逓
倍反射エコー信号は逓倍波合成回路２６に入力する。こ
の逓倍波合成回路２６では、受信波合成回路１６と同様
に入力された逓倍反射エコー信号を所定時間遅延させ、
加算して合成する。

このように逓倍反射エコー信号を遅延させて合成するの
は、前述したように被検体の特定領域に焦点を結ぶため
である。

合成された逓倍反射エコー信号は第２ドプラ検出回路２
８に入力してドプラ偏移信号が検出され、この検出され
たドプラ偏移量に対応した画像情報に変換される。ここ
で注意すべきことは、この第２ドプラ検出回路からの画
像信号は、逓倍されたドプラ偏移周波数に基づいて出力
されたものであり、従って、この画像信号を本来のドプ
ラ偏移周波数に対応した画像信号に補正する必要がある
ことである。表示補正回路３０はこのための回路であり
、第２ドプラ検出回路２８から送られてきた画像信号を
周波数逓倍素子アレイ２４での逓倍率に応じて適宜補正
し、逓倍前のドプラ偏移数に対応した画像信号を出力す
る。

そして、第１ドプラ検出回路１８からのドプラ信号、表
示補正回路３０からの補正されたドプラ信号及び逓倍波
合成回路２６からの画像信号が画像表示器２０に入力さ
れ、被検体内の断層像及び運動状態が画像表示される。

なお、前記逓倍波合成回路２６には画像鮮明化のための
合成回路が含まれている。

このように、本発明は送信周波数を低周波とすることに
より折り返し現象を除去し、かっこの低周波化に伴う種
々の問題点を、周波数逓倍を行う信号処理系を従来構成
に巧みに組み合わせることにより解決したものであり、
様々の運動速度を有する反射体の運動状態を折り返しな
く高精細で画像表示することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る超音波ドプラ診断装
置によれば、送信周波数を低くして折り返し現象を防止
することができ、かつ運動速度の小さい反射体からのド
プラ偏移も確実に検出することができ、広範囲の速度を
有する運動反射体の運動状態を断層像と共に高精細でカ
ラー表示することができる。

【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一実施
例の概略ブロック図、 第２図は、従来の超音波ドプラ診断装置の概略ブロック
図を示す。 １０　・・・　送波器 １２　・・・　送受波振動素子アレイ １４　・・・　受信波増幅素子アレイ １６　・・・　受信波合成回路 第１ドプラ検出回路 画像表示器 フィルタ 周波数逓倍素子アレイ 逓倍波合成回路 第２ドプラ検出回路 表示補正回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の送受波振動素子が配列された送受波振動素子アレ
   イを用いて超音波を被検体内に放射しその反射エコー信
   号からドプラ偏移信号を検出し、このドプラ偏移信号に
   基づいて運動反射体の運動状態を被検体の断層像と共に
   画像表示する超音波ドプラ診断装置において、 前記送受波振動素子アレイが受信した複数の反射エコー
   信号をそれぞれ所定時間遅延、加算して合成する受信波
   合成回路と、 この受信波合成回路にて合成された信号からドプラ偏移
   信号を検出し、このドプラ偏移信号を対応する画像信号
   に変換して出力する第１ドプラ検出回路と、 を備え、かつ、 前記送受波振動素子アレイが受信した複数の反射エコー
   信号に含まれるドプラ偏移量が所定の閾値より大なる信
   号成分を除去するフィルタと、このフィルタにて所定の
   信号成分が除去された複数の反射エコー信号の周波数を
   所定の逓倍率で逓倍する周波数逓倍回路と、この周波数
   逓倍回路で逓倍された複数の反射エコー信号をそれぞれ
   所定時間遅延、加算して合成する逓倍波合成回路と、 この逓倍波合成回路にて合成された信号からドプラ偏移
   信号を検出しこのドプラ偏移信号を対応する画像信号に
   変換して出力する第２ドプラ検出回路と、 この第２ドプラ検出回路からのドプラ信号を前記周波数
   逓倍回路での逓倍率に応じて所定の運動状態に対応する
   画像信号に補正する表示補正回路と、 この表示補正回路からのドプラ信号及び前記第１ドプラ
   検出回路からのドプラ信号とを入力し、運動状態を画像
   表示する画像表示器と、 を具備することを特徴とする超音波ドプラ診断装置。