JPH0492649A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波診断装置に関し、さらに詳しくは、
血流速度ベクトルの絶対値およびその方向を実時間で得
ることが出来る超音波診断装置および超音波ビームと血
流が直交する場合でも血流速度画像をカラー表示するこ
とが出来る超音波診断装置に関する。

［従来の技術］ 超音波ドプラ法で血流速度を測定する場合、測定される
のは真の血流速度の超音波ビーム方向成分である。

従って、真の血流速度を得るためには、超音波ビームと
血流のなす角度（超音波ビームの入射角）を考慮して、
血流速度の測定値を補正する必要がある。

しかし、超音波ビームの入射角を知ることは困難である
ため、一般には直接的な補正を行うことが出来ない。

そこで、以下のような間接的な方法が提案されている。

第一の方法は、１個の送波用トランスデユーサの両側に
各１個の受波用トランスデユーサを配したプローブを用
い、一つの血流から方向の異なる２本の超音波受信ビー
ムについてドプラシフト周波数を測定し、これらからの
真の血流速度を計算で求める方法である（「医用電子と
生体工学」第１６巻第４号、ｐｐ２６４〜２６８、昭和
５３年８月発行）。

この方法によれば、超音波ビームの入射角を知ることか
出来なくても、次式に従って真の血流速度ＩＶＩを求め
ることが出来る。

ｖ　ｌ＝　（ｃ　−ｆａ／２ｆｏ）ｘ ［１＋（ｃｏｔφ　−（ｆｂ／ｆａ　　−ｓｉｎφ）　
）２コ１７２ここで、 Ｃ＝音速 ｆａ、ｆｂ＝ドプラシフト周波数 ｆｏ−超音波周波数 φ＝両超超音波受信ビーム間角度 である。

第二の方法は、３個のトランスデユーサを所定角度で配
置しておき、そのうちの１個のトランスデユーサから超
音波ビームを照射し、超音波エコー信号を３個のトラン
スデユーサで受信し、得られるドプラシフト周波数と各
トランスデユーサ間の角度から真の血流速度を計算で求
める方法である（「日本超音波医学全講演論文集」第４
０号、ｐｐ３９５〜３９６、昭和５７年５月発行）。

第三の方法は、超音波パルスドプラ法により求めた血流
速度の測定値を基にして、流体力学における流れ関数を
用いて真の血流速度と血流方向すなわち血流流速ベクト
ルを推定する方法である（「日本超音波医学全講演論文
集」第５３号、ｐｐ２５５〜２５６、昭和６３年１１月
発行）。

第四の方法は、わずかに方向が異なる２本の超音波ビー
ムでわずかに位置が異なる血流速度をそれぞれ測定し、
わずかに異なる位置では真の血流速度と血流方向が変化
しないと仮定して血流速度ベクトルの接線成分を算出し
、この接線成分と血流速度の測定値から血流速度ベクト
ルを求める方法である（「日本超音波医学全講演論文集
」第５３号、ｐｐ２５３〜２５４、昭和６３年１１月発
行）。

［発明が解決しようとする課題］ 上記第一および第二の方法では、超音波ビームによる走
査を行えないため、任意の多点の血流情報を得ることか
出来ない問題点がある。また、真の血流速度を得ること
は出来るか、血流方向を得ることが出来ない問題点があ
る。

上記第三の方法では、膨大な計算か必要なため、実時間
処理に適さない問題点がある。

上記第四の方法では、「わずかに異なる位置では真の血
流速度と血流方向が変化しない」という仮定が成立しな
い生体の部分（例えば心臓）に対しては適用できない問
題点かある。また、超音波ビームと血流のなす角度かＯ
ｏや９０°に近くなると、実際上、血流速度ベクトルを
得られなくなる問題点がある。

そこで、この発明の目的は、超音波ビームと血流のなす
角度や生体の観測部分の如何にかかわらす、血流速度ベ
クトルの絶対値およびその方向を実時間で得ることが出
来る超音波診断装置を提供することにある。

また、この発明の他の目的は、超音波送信ビームと血流
が直交する場合でも、血流画像をカラー表示できる超音
波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］ この発明は、第１の観点では、血流速度を測定する超音
波診断装置において、方向の異なる２本の受信ビームか
ら超音波エコー信号を受信する電子走査式の超音波受信
手段と、受信した２個の超音波エコー信号を別個に処理
してドプラシフト周波数を算出するドプラシフト周波数
算出手段と、算出した２個のドプラシフト周波数と前記
両受信ビーム間の角度に基づいて血流速度ベクトルの絶
対値を算出する血流速度ベクトル絶対値算出手段と、前
記２個のドプラシフト周波数と前記両受信ビーム間の角
度に基づいて血流速度ベクトルの方向を算出する血流速
度ベクトル方向算出手段とを備えてなることを特徴とす
る超音波診断装置を提供する。

この発明は、第２の観点では、血流速度を測定してカラ
ー画像表示する超音波診断装置において、方向の異なる
２本の受信ビームから超音波エコー信号を受信する電子
走査式の超音波受信手段と、受信した２つの超音波エコ
ー信号を別個に処理してドプラシフト周波数を算出する
ドプラシフト周波数算出手段と、算出した２つのドプラ
シフト周波数の少なくとも一方から血流速度を算出し当
該血流速度に応じてカラー画像信号を出力するカラー画
像信号出力手段とを備えてなることを特徴とする超音波
診断装置を提供する。

［作用］ 上記第１の観点によるこの発明の超音波診断装置では、
超音波受信手段は、方向の異なる２本の受信ビームから
超音波エコー信号を受信する。ドプラシフト周波数算出
手段は、超音波受信手段で受信した２つの超音波エコー
信号から２つのドプラシフト周波数を符号付きで算出し
、出力する。

血流速度ベクトル絶対値算出手段は、前記２つのドプラ
シフト周波数と受信ビーム間の角度に基づいて、血流速
度ベクトルの絶対値を算出する。血流速度ベクトル方向
算出手段は、前記２つのドプラシフト周波数の符号から
血流速度ベクトルの方向の範囲を判定し、その血流速度
ベクトルの方向の範囲と前記２つのドプラシフト周波数
からそれぞれ算出した血流速度と前記血流速度ベクトル
の絶対値とに基づいて血流速度ベクトルの方向を決定す
る。

上記超音波診断装置では、方向の異なる２本の受信ビー
ムを用いると共に電子走査を行うため、任意の位置にお
いてどのような血流方向でも少なくとも１つの超音波エ
コー信号を測定することか出来る。また、−膜性を欠く
仮定を用いていない。

さらに、多くの計算を要しない。

そこで、超音波ビームと血流のなす角度や生体の観測部
分の如何にかかわらず、血流速度ベクトルの絶対値およ
びその方向を実時間で得ることか出来る。

上記第２の観点によるこの発明の超音波診断装置では、
超音波受信手段は、方向の異なる２本の受信ビームから
超音波エコー信号を受信する。ドプラシフト周波数算出
手段は、超音波受信手段で受信した２つの超音波エコー
信号から２つのドプラシフト周波数を符号付きで算出し
、出力する。

カラー画像信号出力手段は、２つのドプラシフト周波数
の少なくとも一方から血流速度を算出し当該血流速度に
応じてカラー画像信号を出力する。

上記超音波診断装置では、方向の異なる２本の受信ビー
ムを用いると共に電子走査を行うため、任意の位置にお
いてどのような血流方向でも少なくとも１つの超音波エ
コー信号を測定することか出来る。

そこで、超音波ビームと血流か直交する場合でも血流画
像をカラー表示することか出来る。

［実施例〕 以下、図に示す実施例によりこの発明をさらに説明する
。なお、これによりこの発明が限定されるものではない
。

第１図は、この発明の第１実施例の超音波診断装置１を
示すブロック図である。

電子走査型アレイプローブ２は、複数の振動子２ｃを並
列して構成しである。この電子走査型アレイプローブ２
は、第２図に示すように、超音波送信ビームをその接触
面中心部から音線Ｓにより放射する。また、幅方向に２
分割して形成した受信開口２ａ、２ｂのそれぞれの音線
ａ、ｂにより方向の異なる２本の超音波受信ビームを形
成し、それぞれで超音波エコー信号を受信する。

音線Ｓは血流速度ベクトルＶに対して角度θをなし、音
線ａ、ｂは血流速度ベクトルＶに対してそれぞれ角度θ
ａ、θｂをなしている。音線ａ。

６間の角度はφである。なお、Ｗはプローブ２の受信開
口部の全幅である。

ビームフォーマ３は、第１図に示すように、Ａ部３ａと
８部３ｂに分割してあり、前記２つの超音波エコー信号
を別個に処理する。

Ｂモード処理を行なう部分では、ビームフォーマ３の各
部３ａ、３ｂから出力された２つの超音波エコー信号を
加算部４で加算し、Ｂモード処理部５に出力する。これ
により、送信ビームと重なる単一の受信ビームの場合と
同じ超音波エコー信号か得られる。

Ｂモード処理部５は、加算した超音波エコー信号を処理
してＢモート画像信号としてＤＳＣ６に送る。

ＤＳＣ６は、Ｂモート画像信号に基づいてカラーモニタ
１０でＢモート画像を表示する。

血流速度ベクトルを得る部分では、ビームフォーマ３の
各部３ａ　　３ｂから出力された２つの超音波エコー信
号を直交検波部Ａ７ａと直交検波部Ｂ７ｂとでそれぞれ
検波し、その各々から一対すツノ血流ドプラ信号（Ｉａ
、Ｑａ）と（Ｉｂ、Ｑｂ）を出力する。

平均ドプラシフト周波数演算部Ａ８ａと平均ドプラシフ
ト周波数演算部Ｂ８ｂは、ＣＦＭ（カラーフローマツピ
ング）法の演算により、前記血流ドプラ信号から平均ド
プラシフト周波数ｆａ、ｆｂを算出し、出力する。また
、各受信ビーム方向の血流速度成分ｖａ、ｖｂを算出し
、出力する。

制御部１１は、各部の作動を制御すると共に、両受信ビ
ーム間の角度φを血流速度ベクトル演算部９に送る。

血流速度ベクトル演算部９は、血流速度ヘク）・ル絶対
値算出部９ａと血流速度ベクトル方向算出部９ｂとから
成る。

血流速度ベクトル絶対値算出部９ａは、平均ドプラシフ
ト周波数データｆａ、ｆｂと両受信ビーム間の角度φに
基づき、従来技術で述べた式によって、血流速度ベクト
ルの絶対値１ｖｌを算出する。この絶対値ＩＶＩは、血
流速度ベクトル方向算出部９ｂとＤＳＣ６に出力される
。

血流速度ベクトル方向算出部９ｂは、血流速度ベクトル
の方向を以下のようにして決定する。

■平均ドプラシフト周波数ｆａ、ｆｂがいずれも正また
はゼロの場合は、血流速度ベクトルの受信ビーム方向成
分ｖａ、ｖｂの位置関係が第３図（ａ）のようになるの
で、血流速度ベクトルＶは第４図の領域Ｒ１にあると判
定する。

■平均ドプラシフト周波数ｆａが正またはゼロで平均ド
プラシフト周波数ｆｂか負の場合は、血流速度ベクトル
の受信ビーム方向成分ｖａ、ｖｂの位置関係が第３図（
ｂ）のようになるので、血流速度ベクトルＶは第４図の
領域Ｒ２にあると判定する。

■平均ドプラシフト周波数ｆａが負平均ドプラシフト周
波数ｆｂか正またはセロの場合は、血流速度ベクトルの
受信ビーム方向成分ｖａ、ｖｂの位置関係か第３図（Ｃ
）のようになるので、血流速度ベクトルＶは第４図の領
域Ｒ３にあると判定する。

■平均ドプラシフト周波数ｆａ、ｆｂがいずれも負の場
合は、血流速度ベクトルの受信ビーム方向成分ｖａ、ｖ
ｂの位置関係か第３図（ｄ）のようになるので、血流速
度ベクトルＶは第４図の領域Ｒ４にあると判定する。

次に、血流速度ベクトルＶと各受信ビームのなす角度θ
ａ、θｂを次式に従って求める。

θａ＝ｃｏｓ−’（ｌｖａｌ／ＩＶＩＩθｂ＝ｃｏｓ−
’（ｖｂ　　／　　ｖ　　１次に、これらの角度θａ、
θｂと前記判定した血流速度ベクトルＶの存在する領域
とを考慮して、血流速度ベクトル■の方向を決定する。

血流速度ベクトルＶの方向は、ＤＳＣ６に出力される。

血流速度ベクトル演算部９におけるこれらの演算は、例
えばＲＯ〜１等によるルックアップテーブルを用いれば
、容易に実時間処理できる。

ＤＳＣ６は、血流速度ベクトルの絶対値ｌｖと方向とに
基づいてカラーモニタ１０でカラー画像表示を行う。例
えば、絶対値ＩＶＩを輝度に対応させると共に、画面上
で上向きの血流を赤、下向きの血流を青に対応させて表
示する。

なお、従来のように音線の方向に依存せずに、真の血流
の方向のみによって任意に色付けすることか可能である
。

第５図は、第１図の実施例の変形例を示すものである。

すなわち、第１図の実施例ではプローブ２の開口を２等
分しているが、第５図に示すプロブ２２のように、２つ
の開口２ａ、２ｂに重複部分を設けてもよい。このよう
に重複を認めて両開口２ａ、２ｂを観測点の深さと共に
変化させるようにすれば、観測点の深さか変化してもあ
る程度まで２本の受信ビーム間の角度φを一定に保つこ
とか出来るので、血流ベクトル演算部９ての演算が簡略
化される利点かある。

次に、第６図は、この発明の第２実施例の超音波診断装
置３１を示すブロック図である。

この超音波診断装置３１において、プローブ２と、ビー
ムフォーマ３と、直交検波部７ａ、７ｂと、平均ドプラ
シフト周波数演算部８ａ、８ｂとは、先に述べた第１実
施例と同様の構成である。

この超音波診断装置３１では、平均ドプラシフト周波数
演算部８ａ、８ｂの次にカラー画像信号出力部３２を設
けている。

カラー画像信号出力部３２は、平均ドプラシフト周波数
演算部８ａ、８ｂで算出した２つのドプラシフト周波数
ｆａ、ｆｂの平均値を算出し、その平均値から血流速度
の大きさと向きとを算出１５、その血流速度の大きさと
向きとに応してカラー画像信号をＤＳＣ６に出力する。

もし、平均値かゼロになるときは、ドプラシフト周波数
ｆａを選択して血流速度の大きさと向きとを算出し、そ
の血流速度の大きさと向きとに応じてカラー画像信号を
ＤＳＣ６に出力する。

従って、どのような方向の血流に対しても、常にカラー
画像表示ぐることか出来るようになる。

［発明の効果］ この発明の超音波診断装置によれば、超音波ビーム、と
血流のなす角度や生体の観測部分の如何にかかわらず、
血流速度ヘクトルの絶対値とその方向を実時間で計測・
表示することか出来る。

また、超音波ビームと血流か直交する場合でも、血流画
像をカラー表示することか出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の超音波診断装置の第１実施例を示す
ブロック図、第２図は超音波送信ビームと超音波受信ビ
ームと血流速度ベクトルの関係を示す説明図、第３図は
測定された血流速度成分と真の血流速度ベクトルの位置
関係を示す説明図、第４図は血流ベクトルの存在する領
域を示す説明図、第５図は第１実施例の変形実施例の第
２図相当図、第６図はこの発明の超音波診断装置の第２
実施例を示すブロック図である。 （符号の説明） １．３１・・・超音波診断装置 ２．２２・プローブ ２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ＝−受信開口３・・ビーム
フォーマ ８ａ、８ｂ・・・平均ドプラシフト周波数演算部９・・
・血流速度ベクトル演算部 ９ａ・・血流速度ベクトル絶対値算出部９ｂ・・・血流
速度ベクトル方向算出部３２・・カラー画像信号出力部 Ｓ・・・超音波送信ビームの音線 ａ、　　ｂ・・・超音波受信ビームの音線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、血流速度を測定する超音波診断装置において、 方向の異なる２本の受信ビームから超音波エコー信号を
   受信する電子走査式の超音波受信手段と、 受信した２個の超音波エコー信号を別個に処理してドプ
   ラシフト周波数を算出するドプラシフト周波数算出手段
   と、 算出した２個のドプラシフト周波数と前記両受信ビーム
   間の角度に基づいて血流速度ベクトルの絶対値を算出す
   る血流速度ベクトル絶対値算出手段と、 前記２個のドプラシフト周波数と前記両受信ビーム間の
   角度に基づいて血流速度ベクトルの方向を算出する血流
   速度ベクトル方向算出手段と を備えてなることを特徴とする超音波診断装置。 ２、血流速度を測定してカラー画像表示する超音波診断
   装置において、 方向の異なる２本の受信ビームから超音波エコー信号を
   受信する電子走査式の超音波受信手段と、 受信した２つの超音波エコー信号を別個に処理してドプ
   ラシフト周波数を算出するドプラシフト周波数算出手段
   と、 算出した２つのドプラシフト周波数の少なくとも一方か
   ら血流速度を算出し当該血流速度に応じてカラー画像信
   号を出力するカラー画像信号出力手段と を備えてなることを特徴とする超音波診断装置。