JPH04108434A - 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、ドプラ血流計測装置は無侵襲
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
ラ血流計測装置の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。

すなわち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体により
反射されると反射波の周波数が上記移動物体の移動速度
に比例して偏移する超音波ドプラ効果を利用したもので
ある。具体的には超音波レートパルスを生体に送波し、
その反射波エコーの位相変化よりドプラ効果による周波
数偏移を得ると、そのエコーを得た深さ位置における移
動物体の運動情報を得ることができる。

この超音波ドプラ法によれば、生体内における位置での
血流の流れの向き、乱れているか整っているかの流れの
状態を知ることができる。

次にこの超音波診断装置について説明する。まず送受波
回路を駆動して超音波探触子がら被検体の生体内の血流
に対して超音波パルスを所定回数繰り返し送波する。そ
うすると、送信超音波ビームの中心周波数ｆｃは流動す
る血球により散乱され、ドプラ偏移を受けて周波数ｆｄ
だけ変化し、前記送受波回路は受信周波数ｆ−ｆｃ＋ｆ
ｄを受波する。なお周波数ｆｃ、ｆｄは次式のようにな
る。

ｆｄ＝２Ｖｅｏｓ　θ・ｆ　ｃ／に こで、Ｖ：血流速度 θ：超音波ビームと血管とのなす角度 Ｃ：音速 この周波数ｆｄは血流速度Ｖの関数となっていることか
ら、前記ドプラ偏移周波数ｆｄを検出しこれを処理すれ
ば、血流速度Ｖを得ることができる。

また超音波ドプラ法では、第４図に示すように血流速度
の時間的変化のうち、最大偏移周波数ｆｄｓａｘから最
大流速Ｖ　ｌａＸを求める。また血流速度に対するパワ
ーは第５図に示すようになっている。そして第６図に示
す断層像を用いて血管方向Ｐと超音波ビーム方向とのな
す角度θ及び血管径２ｒを一１定する。またレンジゲー
ト幅を血管に合わせてこの長さをｇとすると、 ２ｒ−Ωｃｏｓθとなる。

さらに臨床上求めたい血流ＪｉｔＱは、Ｑ−Ｖ−Ａ−Ｖ
ｔｘａｘ　／２−　ｙｒ　ｒ２但しＶｍａｘ−Ｃ９ｆｄ
ｗａｘ／（２ｆ＃ｃｏｓθ）である。

またｆは超音波周波数であり、Ｃは音速である。

ここてＣＯＳθで角度補正している。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、第７図に示すように角度θか大きくなる
と、これに伴って最大流速値Ｖ履ａＸを角度補正してい
るにもかかわらず、大きな値を示すようになる。このた
め真の血流速度に対して血流量Ｑを過大に評価してしま
うため、計測誤差を生じていた。

この計測誤差が発生するのは、例えば血管に流れる血流
の方向が一様でなく、乱流成分が存在するからである。

すなわち多くの血管に流れる血流は、血管に沿った方向
の速度成分と、それ以外の方向の血流成分とが合成され
ているため、最高流速値Ｖ■ａＸが大きくなっていた。

そこで本発明の目的は、ビーム角度が大きくなっても、
血流速度の測定誤差を低減して、これにより血流量計測
の精度を向上し、装置の信頼性を向上する超音波診断装
置を提供することにある。

［発明の構成コ （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、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ドプラ信号を抽
比しこのドプラ信号に基づき血流速度を計測する超音波
診断装置において、異なる超音波ビーム方向と血流方向
とのなすビーム角度ごとに求めた前記血流速度の実測値
に対応する血流速度の真値を得るための角度補正データ
を入力する手段と、この手段がら入力する角度補正デー
タを記憶する不揮発性のメモリと、このメモリに対する
前記角度補正データの書込み及び読み出し制御を行なう
制御手段と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。異なる超音波ビーム方向と血流方向とのなすビ
ーム角度に対してそれぞれ求めた血流速度の実測値に対
応する血流速度の真値を得るための角度補正データを、
入力手段により予めメモリに記憶しておく。そしてドプ
ラ計測時に該メモリから読み出した角度補正データを用
いて血流速度を演算するので、計測誤差を除去した真の
血流速度を求めることができる。これによりビーム角度
が大きくなっても、血流速度の測定誤差を低減でき、血
流量計測の精度を向上でき、しかも装置の信頼性を向上
できる。

（実施例） 以下、本発明の具体的な実施例について説明する。第１
図は本発明に係る超音波診断装置の−実施例を示す概略
ブロック図、第２図はＴＶモニタのＭラスタ上の任意の
観測点における血流方向とＭラスタとのなす角度設定を
説明するための図、第３図は前記実施例の作用を説明す
るための図である。

前記第１図に示すように超音波診断装置は、超音波探触
子１、送信系２としてパルス発生器２Ａ。

送信遅延回路２Ｂ、バルサ２Ｃ，受信系３としてプリア
ンプ３Ａ、受信遅延回路３Ｂを有している。

また前記装置は、Ｂモード処理系４として包路線検波回
路４Ａ、　　ドプラモード処理系５として位相検波回路
５Ａ、　　レンジゲート回路５Ｂ、ＦＦＴ５Ｃ，演算回
路５Ｄ、表示系６としてＤＳＣ６Ａ（ディジタル・スキ
ャン・コンバータ）、加算器６Ｃ，ＴＶモニタ６Ｂを有
する。

さらにはドプラ計測系７としてキーボード７Ａ。

メモリ７Ｂ、　　コントローラ７Ｃ，グラフィック回路
７Ｄを有している。

前記超音波探触子１は、複数の超音波振動子（チャンネ
ル）を併設してなり、セクタ電子走査を行なうべく、超
音波ビームの送波方向か超音波ビーム１パルス毎に順次
扇形に変わるように各々振動子の励振タイミングを所望
の方向に応して変化させていく。

すなわちます、パルス発生器２Ａは、図示しないクロッ
クパルスを人力すると、超音波繰り返し周波数に相当す
るレートパルスを発生し送信遅延回路２Ｂに供給する。

送信遅延回路２Ｂは、前記超音波探触子１から超音波が
所望の方向に送波すべく、各々のチャンネルごとに所定
の遅延時間を与える。

パルサ２Ｃは、送信遅延回路２Ｂから出力される遅延さ
れたレートパルスから駆動ノくルスを生成し、超音波探
触子１の各々の振動子を駆動する。

かくして超音波探触子１は、超音波を発生し、この超音
波を生体表面を介して生体内へ送波する。

この超音波は生体内の血管及び血管内の血流（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振動
子で受信される。

プリアンプ３Ａは、前記超音波探触子１から人力するエ
コー信号を増幅した後、このエコーｔｓ号を受信遅延回
路３Ｂに出力する。

受信遅延回路３Ｂは前記送信遅延回路２Ｂで与えた遅延
時間と同じ遅延時間を与え、しかるのち図示しない加算
器により各チャンネルの信号を加算する。そして加算さ
れた信号は、包絡！Ｉ検波回路４Ａ、位相検波回路５Ａ
に出力される。

包路線検波回路４Ａは、前記受信遅延回路３Ｂからの受
信信号を包路線検波し、Ｂモード像データ（断層像デー
タ）をＤＳＣ６Ａに出力する。

位相検波回路５Ａは、受信遅延回路３Ｂから入力するエ
コー信号と図示しない基準信号とを入力して位相検波し
、位相情報すなわちドプラ信号とクラッタ成分とからな
るドプラ偏移周波数を得る。

そしてこの信号を図示しないＡ／Ｄ変換器でディジタル
信号化し、図示しないフィルタによりクラッタ成分を除
去し、ドプラ信号を得る。

そして生体内の血流が流れている深さの位置だけのドプ
ラ信号を抽出するため、前記ドプラ信号はレンジゲート
回路５Ｂに供給される。

レンジゲート回路５Ｂは、第２図に示すようにＴＶモニ
タに表示された任意のラスクＭ上のサンプリングボリュ
ームＳＶ（レンジゲート位置ともいう。）にレンジゲー
トをかけ、この範囲内のドプラ信号のみを抽出する。

周波数分析器としてのＦＦＴ５Ｃは、レンジゲート回路
５Ｂからのドプラ信号を周波数解析し血流速度の時間的
な変化を求め最大偏移周波数ｆ　ｍａｘを求める。

入力手段としての前記キーボード７Ａは、異なる超音波
ビーム方向θ１．θ２と血管方向とのなすビーム角度θ
ごとに求めた血流速度の実測値に対応する真の血流速度
を得るための角度補正データα、を入力するものである
。

メモリ７Ｂは、書込み読み出し可能で且つ電源ＯＦＦで
あっても記憶可能な不揮発性メモリであって、例えばＥ
２ＦＲＯＭなどである。またメモリ７Ｂは、コントロー
ラ７Ｃの制御の下に、キーボード７Ａから入力する角度
補正データα、を記憶する。前記角度補正データα、は
、第３図に示すような血流速度の実測値を用いて求めら
れる。

すなわちビーム角度θに対する血流速度の実測値は、真
の血流速度Ｖ。と計測誤差の血流速度Ｖｅとの合計であ
り、二の実測値から真の血流速度Ｖｏを求めるには、前
記角度補正データα、か必要となる。つまり角度補正デ
ータ α、−Ｖ。／（Ｖｏ＋Ｖｅ） をビーム角度θごとに予め求め、これをキーボード７Ａ
より入力して前記メモリ７Ｂに登録しておく　。

前記コントローラ７Ｃは、例えばＣＰＵ（中央処理ユニ
ット）であり、前記キーボード７Ａから入力する角度補
正データα、を前記メモリ７Ｂに書込み制御すると共に
、該角度補正データα６を読み出して最高流速の計測に
際し、角度補正を行なうべくα、・ｃｏｓθの演算を行
なう。

グラフィック回路７Ｄは、コントローラ７Ｃがらの制御
指令により角度補正のためのマークＲを作成し、これを
加算器６Ｃに出力すると共に、前記角度補正のためのα
、・ｃｏｓθを加算器６Ｃに出力する。

次にこのように構成された実施例の作用を第３図を用い
て説明する。ます、第２図に示すようにＴＶモニタ６Ｂ
上には、扇形状の断層像と血流情報（ＦＦＴ像）とが同
時に表示され、血流Ｓと交差するごとくラスタＭか設定
される。また前記交差点付近にサンプルボリュームＳＶ
（レンジゲート位置）が設定され、グラフィック回路７
Ｄにより点Ｏを中心として回転するようにマークＲか表
示される。このマークＲは図示しないエンコーダを回転
して、点Ｏを中心として任意のビーム角度θだけ回転す
る。そしてマークＲを血流方向と推定してこれに合わせ
ることにより、ビーム角度θがコントローラ７Ｃにより
求められる。

以上の角度設定の下に、前記角度補正データα、を、第
３図に従って予め求める場合について説明する。

第２図に示すように任意の１つの血流方向と幾つかの超
音波ビーム方向とのなすビーム角度θ１θ２・・・をコ
ントローラ７Ｃにより求める。そしてこのビーム角度θ
１．θ２・・・とこのビーム角度における見掛は上の血
流速度Ｖ　ｍａｘｉ、　　Ｖ　＊ａｘ２．＝とθ−Ｏに
おける血流速度Ｖ。を用いて、コント。

−ラフＣにより ａａ　１−Ｖｏ　／Ｖｍａｘｌ−Ｖｏ　／　（Ｖｏ　十
Ｖ　ｅ　１）ａａ　２−Ｖｏ　／　Ｖｍａｘ２−Ｖｏ　
／　（Ｖｏ　＋Ｖ　ｅ　２　）・・・を求める。ここで
、Ｖｅｘ、Ｖｅ２は血流速度の誤差であり、Ｖｏは真の
血流速度である。

しかるのち、キーボード７Ａから前記角度補正データα
ａ１．α、２・・・を順次入力し、これらの角度補正デ
ータをコントローラ７Ｃによりメモリ７Ｂに格納してお
く。

次にドプラ計測を行なう場合には、コントローラ７Ｃに
より前記メモリ７Ｂから角度補正データ例えばα、１を
読み出し、血流速度を求めるに際し、前記補正データα
、１を用いて角度補正としてαａＩ　’ＣＯ５θが乗算
される。

このようにすれば、従来の角度補正ｃｏｓθのみで問題
となっていた血流速度の角度異存性がなくなり、計測誤
差Ｖ「を除去して真の血流速度Ｖｏを求めることかでき
る。

さらに前記レンジゲート回路５Ｂにより得られた血管径
２「を用いて、コントローラ７ｃにより、前記観測点に
おける血管の断面積Ａか Ａ−πｒ２より算出され、血流量Ｑ Ｑ　＝　Ａ−ｖ　ｏ　／　２を得ることができる。

かくして真の血流速度Ｖ。、血流量Ｑ及び包絡線検波回
路４ＡからのＢモード像データは、ＤＳＣ６Ａ、加算器
６Ｃを介してＴＶモニタ６Ｂに同時に表示される。

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
。上述した実施例では、キーボード７Ａより角度補正デ
ータとしてα、を入力したが、角度補正データとしてα
、・ｃｏｓθを直接入力しても良い。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］ 本発明によれば、異なる超音波ビーム方向と血流方向と
のなすビーム角度に対してそれぞれ求めた血流速度の実
測値に対応する血流速度の真値を得るための角度補正デ
ータを、人力手段により予めメモリに記憶しておく。そ
してドプラ計測時に該メモリから読み出した角度補正デ
ータを用いて血流速度を演算するので、計測誤差を除去
した真の血流速度を求めることができる。これによりビ
ーム角度か大きくなっても、血流速度の測定誤差を低減
でき、血流量計測の精度を向上でき、しかも装置の信頼
性を向上し得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を示す
概略ブロック図、第２図はＴＶモニタのＭラスタ上の任
意の観測点における血流方向とＭラスタとのなす角度設
定を説明するための図、第３図は前記実施例の作用を説
明するための図、第４図乃至第７図は従来の超音波診断
装置による血流速度のビーム角度に対する上昇変化を説
明するための図である。 １・・・超音波探触子、２Ａ・・・パルス発生器、２Ｂ
・・・送信遅延回路、２Ｃ・・・バルサ、２Ｄ・・・送
受波回路、２Ｅ・・送信回路、３Ａ・・・プリアンプ、
３Ｂ・・・受信遅延回路、３Ｃ，３Ｄ・・・受信回路、
４Ａ・・・包絡線検波回路、５Ａ・・位相検波回路、５
Ｂ・・・レンジゲート回路、５Ｃ・・・ＦＦＴ、６Ａ・
・ＤＳＣ，６Ｂ・・・ＴＶモニタ、６Ｃ・・・加算器、
７Ａ・・キーボード、７Ｂ・・・メモリ、７Ｃ・・・コ
ントローラ、７Ｄ・・・グラフィック回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に対して超音波を送受波し、これにより得た受波
   信号からドプラ信号を抽出しこのドプラ信号に基づき血
   流速度を計測する超音波診断装置において、異なる超音
   波ビーム方向と血流方向とのなすビーム角度ごとに求め
   た前記血流速度の実測値に対応する血流速度の真値を得
   るための角度補正データを入力する手段と、この手段か
   ら入力する角度補正データを記憶する不揮発性のメモリ
   と、このメモリに対する前記角度補正データの書込み及
   び読み出し制御を行なう制御手段とを備えたことを特徴
   とする超音波診断装置。