JPH059096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は繰り返し超音波パルスを送波し、その
受信エコーの位相変化より、ドプラ効果による周
波数偏移を得て特定位置の速度情報を表示する超
音波パルスドプラ装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

超音波パルスを被検体内に送波し、その受信エ
コーの位相変化よりドプラ効果による周波数偏移
を得るとその受信エコーを得た深さ位置における
運動の情報を得ることができる。

例えば、被検体内における一定位置での血流の
状態（流れの向き、流れの状態（乱れているか整
つているか）、流れのパターン、速度の絶対値）
などを知ることができ、これにより心機能などの
検査をすることができる。

ところで、パルスドプラ法ではパルスの繰り返
し周波数_rの半分の周波数までしか正しい周波数
偏移が解析できない。このため速い流れを観測す
る場合にはパルス繰り返し周波数_rを高くする必
要がある。しかし、パルス繰り返し周波数_rを高
くすると、視野深度（１つの送波パルスに対する
エコーが次のパルスの送波までに往復できる距
離、Ｃ／２×_rで与えられる。但しＣは音速）が
浅くなると言う関係がある。

そこで、パルスドプラ法ではパルスの繰り返し
周波数_rは操作者が診断の対象部位や最高流速等
を考慮してスイツチ等で適宜に選択できるように
なつており、_rを目的に応じて選択設定するよう
にしている。

ところがこの場合、第１図に示すように速度情
報を検出する位置がT_pであつたとし、D_nまでと
れる超音波ドプラの視野深度を正しく解析できる
速度情報の速度の上限が大きくとれるよう浅い位
置に設定すべく超音波パルスの繰り返し周波数_r
を選択したことによりD_aなる視野深度となつて
しまつたような時には視野深度D_aがT_pの位置よ
り浅いため、速度情報を得ることができなくな
る。また、視野深度をD_aよりはるかに深いD_nに
なるように_rを選択すると正しく解析できる速度
の上限が小さくなつてしまい、速い流れに対して
は正しく解析できなくなる。すなわち、この場
合、第２図に示すようにドプラ効果による周波数
偏移をたて軸に周波数、横軸に時間ｔをとつて
表示するとその表示波形は本来の波形の一部が
ａ，ｂ，ｅのように欠落し、これがa′，b′，e′の
ように別の位置に表示されると言つたおり返り現
象を呈してしまう。

また、超音波による断層像の視野深度付近の深
い位置で速度情報を検出する場合ではその位置の
周囲特に視野深度より深い位置にある部分やその
周囲の組織が表示されないなど目的位置の周囲が
視野内に全てあるわけではないので、その位置の
同定が行いにくい。そのため、最適な状態でのパ
ルスドプラ検査結果を得るには操作者は_rをたび
たび切換える必要があり、わずらわしかつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、超
音波パルスドプラ検査位置を設定すれば該検査位
置を包含する最も浅い深さの超音波パルスドプラ
検査視野深度が自動的に設定され、またこの視野
深度においてとり得る超音波パルスドプラ検査の
ための超音波パルスの最も早い繰り返し周波数が
得られるようにして早い血流の情報をも高精度で
得ることができるようにした操作の容易な超音波
パルスドプラ装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は上記目的を達成するため、超
音波を送波してそのエコー信号を検出し、これよ
り超音波断層像を得てこれを表示すると共にこの
超音波断層像を参照し該超音波断層像中の所望の
位置を指定してその位置に対応した被検査位置に
超音波パルスを送波し、該位置からのエコーを抽
出してこれよりドプラ効果による超音波パルスの
周波数偏移を解析してその分布を表示するように
したドプラ装置において、超音波パルスドプラ検
査位置を設定する手段と、この設定手段の出力信
号より超音波パルス送波位置から超音波パルスド
プラ検査位置までの距離に応じたとり得る最大の
パルス繰り返し周波数でパルスを発生する手段と
を設けて構成し、前記超音波パルスドプラ検査位
置設定手段により超音波パルスドプラ検査位置を
任意に設定できるようにすると共にこの設定した
検査位置が包含される最も浅い深さ位置でのとり
得る最高速の繰り返し周波数となるパルスをパル
ス発生手段より発生させるようにして、超音波パ
ルスドプラ検査位置を設定すれば該検査位置を包
含する最も浅い視野深度でのとり得る最大パルス
繰り返し周波数の超音波パルスで超音波パルスド
プラ検査を行うことができるようにし、従つて最
適なパルスの繰り返し周波数を容易に設定でき
て、その検査位置での血流情報をより正確に測定
できるようにする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第３図〜第５
図を参照しながら説明する。

第３図は本装置の構成を示すブロツク図であ
り、図中１１は超音波探触子であつて例えばセク
タ電子スキヤン用のアレイ形探触子である。１２
はこの超音波探触子１１に超音波励振用のパルス
を与えるパルサ、１３はレートパルスを発生する
連続可変形のレートパルス発生回路、１４は基準
信号発振器である。この基準信号発振器１４から
の基準信号を受けて前記レートパルス発生回路１
３はレートパルスを発生し、またこのレートパル
スによりパルサ１２は超音波励振用のパルスを発
生する。１５は移相回路で前記基準信号を受けて
この基準信号から互いに90°位相の異なる２つの
参照信号を作る機能を有する。１６は前記超音波
プローブ１１から出力される超音波エコーの検出
出力をドツプラシフト（対数圧縮しないで検波す
る方式；直交検波）検出するために単に増幅のみ
を行う受信回路、１７ａは前記移相回路１５の出
力する参照信号のうちの一方と前記受信回路１６
の出力信号とを混合し、検波する第１の検波回
路、１７ｂは前記移相回路１５の出力する参照信
号のうちの他方と前記受信回路１６の出力信号と
を混合し、検波する第２の検波回路、１８ａ，１
８ｂはそれぞれ第１、第２の検波回路１７ａ，１
７ｂに対応して設けられ、該対応する検波回路か
らの出力のうち、設定信号により設定された深さ
位置からのエコーに相当する出力が入力される
間、これを通すレンジゲート回路である。

１９ａ，１９ｂは各々のレンジゲート回路１８
ａ，１８ｂに対応して設けられ、そのレンジゲー
ト回路の出力する信号を波するバンドパスフイ
ルタ、２０はこの両バンドパスフイルタ１９ａ，
１９ｂの出力を受けてこれより周波数偏移分布の
解析をする周波数解析器、２１は前記超音波探触
子１１の検波出力を増幅する受信回路、２２はこ
の受信回路２１の出力を検波する対数特性を有す
る検波回路、２３はこの検波回路２２の出力を超
音波走査方向とエコーの深さ位置に対応した画素
位置の映像信号に変換し、また周波数解析器２０
からの出力信号を受け、この出力信号より周波数
偏移の分布情報を示す映像信号に変換して出力す
る表示回路、２４は操作者の手動操作により所望
とする超音波パルスドプラ検査位置（方向と深
さ）を設定するための検出位置決定回路であり、
この検出位置決定回路２４より出力される設定信
号はレンジゲート回路１８ａ，１８ｂに深さ位置
（レンジゲート）を与える信号として、また、レ
ートパルス発生回路１３にはその設定信号の示す
深さに対応してその深さでとり得る最高速のレー
トパルスを発生するための設定信号として与える
ようになつている。２５は前記表示回路２３の出
力する映像信号を受けて画像を表示するデイスプ
レイ装置であり、Ｐ１は表示された超音波断層像
あるいはUCG像、Ｐ２は周波数解析像である。

尚、前記検出位置決定回路２４の出力する設定
信号は図示しない超音波電子スキヤン制御を行う
ための制御系に対し、超音波パルスドプラ検査を
行う方向に超音波パルスを送波するための設定信
号として与えられる。

また、該制御系は超音波断層像を得るための超
音波パルス送波と、超音波パルスドプラ検査を行
うための超音波パルス送波とを各々１超音波パル
ス送波毎に交互に繰り返すように制御すると共に
各々のモードではその視野深度を独立させてあ
り、また超音波断層像を得るための超音波パルス
送波時では受信系は超音波断層像表示側の受信系
のみが働き、また超音波パルスドプラ検査のため
の超音波パルス送波時では超音波パルスドプラ検
査用の受信系のみが働くように制御するものであ
る。

更にまた図示しないが本装置には前記検出位置
決定回路２４の出力する設定信号により該信号の
示す位置及び方向（位置のみでも可）を表示する
ためのマーカ信号を発生するマーカ発生回路が設
けられており、このマーカ発生回路の出力するマ
ーカ信号によりデイスプレイ装置２５の超音波断
層像Ｐ１上にはその設定した方向及び位置を示す
マーカＭが表示されるようになつている。

次に上記構成の本装置の作用について説明す
る。本装置は超音波探触子１１として電子スキヤ
ン形のものを用いているので、超音波探触子１１
に対するパルサ１２の出力を超音波走査方向に対
応して超音波プローブの各アレイに所定の遅延を
与えて印加し、励振させ、その励振によつて送波
した超音波パルスのエコーを各々のアレイにより
検出すると共に励振時の遅延時間に対応した遅延
時間をそれぞれ与えてこの検出した各アレイから
の検出出力を遅延させ、加算し合成して時間軸を
そろえると言つた制御を行うが、ここでは電子ス
キヤン方式自体が要旨にかかわるものではないの
で、その構成と細部の説明は省略する。

本装置においては基準信号発振器１４より出力
される基準信号をレートパルス発生回路１３で分
周してレートパルスを得る。この際、ドプラ検出
用レート期間（次のレートパルス発生までの期
間）は検出位置決定回路２４からの検出位置情報
を示す設定信号により決定される。

すなわち、レートパルス発生回路１３はその分
周比が前記設定信号に応じた連続可変形となつて
おり、レートパルス発生回路１３は設定信号の示
すパルスドプラ検査位置例えばこれがT_pであつ
たとすると、このT_pよりは深く且つ、ドプラ検
査にとつての視野深度の最も浅い視野深度D_bが
選択されるようなパルスレートのパルスが得られ
るように分周比が決定されるようになつている。
従つて、検査位置決定回路２４を操作してパルス
ドプラ検査位置T_pを例えばT_p′に変化させるとこ
の新しい検査位置T_p′に対応してドプラ検査の視
野深度もD_eなる位置に変る。その際、設定した
パルスドプラ検査位置は超音波断層像Ｐ１上にマ
ーカＭで示され検査しようとする位置が確認でき
る。従つて、マーカＭの位置が所望の位置に来る
よう操作するとその位置での最適超音波パルス繰
り返し周波数_rが設定できる。ここで位置T_p′は
連続的に変化させることができるが、レートパル
スの期間（次のレートまでの時間；繰り返し周波
数_r）は基準信号から分周できるものしか選択で
きない。また、超音波断層像を得るための超音波
走査に用いられるレートパルスの期間は上述の期
間とは無関係に決定され、断層像の視野深度ａは
一定に保たれる。

すなわち、第４図に示すようにレートパルスは
断層像を得るためのレートパルスP_s１とパルスド
プラ検査用のレートパルスP_s２が交互に出力さ
れ、超音波断層像を得るための超音波パルスの励
振と、パルスドプラ検査のための超音波パルスの
励振が交互に行われるように制御されるが、各々
の視野深度は各々独立し、且つ設定した最適値と
なるように各々の超音波パルス繰り返し周波数で
励振される。

これらのレートパルスはパルサ１２を介して超
音波探触子１１に入力され、これによつて超音波
探触子１１より該入力の持つ周波数対応の周波数
の超音波パルスが送波される。この超音波パルス
によるエコーは超音波探触子１１で受波され、超
音波パルスドプラ検査用の超音波パルス送波時で
は受波回路１６に入力され、超音波断層像（また
はUCG像）を得るための超音波パルス送波時で
は受波回路２１に入力されることになる。

受波回路１６は対数圧縮なしの増幅のみを行う
回路であり、従つて受波回路１６に入力された信
号はここで増幅のみされて後、検波回路１７ａ，
１７ｂに入力される。検波回路１７ａには基準信
号発振器１４の出力する基準信号を移相回路１５
で互いに90°位相の異なる二つの参照信号に変換
した該参照信号の一方が、また、検波回路１７ｂ
には該参照信号の他方がそれぞれ入力されてお
り、各々の検波回路１７ａ，１７ｂは受波回路１
６の出力と参照信号とを各々混合して検波する。
これにより、各々参照信号との差の信号が抽出さ
れる。

すなわち、90°位相差のある参照信号により、
２つの検波出力は互いに90°位相が異なり、どち
らが進んだ位相を持つかにより周波数偏移が正か
負かを表わす信号となる。この位相の進みは後段
の周波数解析器で判別する。この各検波回路１７
ａ，１７ｂの出力信号は次にレンジゲート回路１
８ａ，１８ｂに与えられる。レンジゲート回路１
８ａ，１８ｂにはそれぞれ検出位置決定回路２４
より設定信号が与えられており、各々のレンジゲ
ート回路１８ａ，１８ｂはこれにより設定信号の
示すパルスドプラ検査位置に相当する位置の信号
を取り出すべくレンジゲートをかけて該位置にお
ける信号を抽出する。そして、この信号はそれぞ
れ対応するバンドパスフイルタ１９ａ，１９ｂに
与えられ、ここで検査部位が心臓ならば運動する
心臓の隔壁や他の組織との境界、血管が対象なら
ばその管壁などの影響（これらは血流に比べ運動
が遅いので低域分をカツトすれば除去できる。）
やレンジゲートによる高周波が取り除かれる。

そして、バンドパスフイルタ１９ａ，１９ｂの
出力は周波数解析器２０に与えられ、両信号より
レンジゲート内でのエコーの周波数偏移の分布が
解析される。この解析されて出力された信号は表
示回路２３により映像信号化され、デイスプレイ
装置２５に与えられてＰ２のような周波数分布像
として表示される。

一方、断層像／UCG像表示用の受波回路２１
に送られた超音波探触子１１の出力信号はここで
増幅され、対数特性を持つ検波回路２２で検波さ
れて後、表示回路２３にて映像信号化され、デイ
スプレイ装置２５に与えられてＰ１の如き断層像
またはUCG像として表示される。

このように、検査位置決定回路を設けて超音波
パルスドプラ検査位置を任意に設定できるように
し、また、この設定した検査位置が包含される最
も浅い深さ位置でのとり得る最高速の繰り返し周
波数となるレートパルスを発生するレートパルス
発生回路よりレートパルスを得、超音波パルスド
プラ検査用の超音波パルス励振に用いるようにし
たことにより超音波パルスドプラ検査位置が常に
超音波パルスドプラ用の視野深度内の最も深い位
置にあり、しかも該視野深度でのとり得る最大の
繰り返し周波数のパルスでパルスドプラ検査する
ことができるので、該検査位置での検査可能な最
大限の血流速度を高精度で検査できるようにな
り、また、超音波断層像の視野深度とパルスドプ
ラ検査の視野深度をそれぞれ独立させたことによ
りパルスドプラ検査位置の周囲まで、超音波断層
像の視野深度に入るためパルスドプラ検査位置の
同定を容易に行うことができしかも、わずらわし
い操作は一切不要となる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限
定することなく、その要旨を変更しない範囲内で
適宜変形して実施し得るものであり、例えば上記
実施例では超音波断層像とドプラシフトを同一超
音波探触子にて検出する場合について説明した
が、これらをそれぞれ別々の超音波探触子を用い
るようにする場合にも同様に適用することができ
る。また、より速い血流（高い周波数偏移）を検
出するために一回以上前に送波した超音波パルス
に対応したエコーを用いてＣ／2_rより深い位置
の信号を検出しようとする場合にも、また第５図
のように（Ｃ／2_r）の整数倍の位置に相当する
視野限界D_oが超音波パルスドプラ検査位置T_pを
包含する最も浅い深度となるように設定するよう
に応用できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は超音波を送波して
そのエコー信号を検出し、これより超音波断層像
を得てこれを表示すると共にこの超音波断層像を
参照し該超音波断層像中の所望の位置を指定して
その位置に対応した被検査位置に超音波パルスを
送波し、該位置からのエコーを抽出してこれより
ドプラ効果による超音波パルスの周波数偏移を解
析してその分布を表示するようにしたドプラ装置
において、超音波パルスドプラ検査位置を設定す
る手段と、この設定手段の出力信号より超音波パ
ルス送波位置から超音波パルスドプラ検査位置ま
での距離に応じたとり得る最大のパルス繰り返し
周波数でパルスを発生する手段とを設けて構成
し、前記超音波パルスドプラ検査位置設定手段に
より超音波パルスドプラ検査位置を任意に設定で
きるようにすると共にこの設定した検査位置が包
含される最も浅い深さ位置でのとり得る最高速の
繰り返し周波数となるパルスをパルス発生手段よ
り発生させるようにしたので、超音波パルスドプ
ラ検査位置を設定すれば該検査位置を包含する最
も浅い視野深度でのとり得る最大パルス繰り返し
周波数の超音波パルスで超音波パルスドプラ検査
を行うことができるようになり、従つて最適なパ
ルスの繰り返し周波数を容易に設定できて、その
検査位置での血流情報をより正確に測定できるよ
うになり、また、超音波断層像の視野深度とは別
に超音波パルスドプラ検査の視野深度が設定され
るので、該超音波パルスドプラ検査すべき位置の
周囲の像が超音波断層像中に表示されており、従
つて検査位置と断層像全体との相対的関係が認識
でき、位置の同定が行い易くなるなどの特徴を有
する超音波パルスドプラ装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレート切り換えについて説明す
るための図、第２図はおり返し現象の生じた波形
の例を示す図、第３図は本発明の一実施例を示す
ブロツク図、第４図はこの実施例における超音波
断層像を得るための超音波パルスと超音波パルス
ドプラ検査のための超音波パルスの出力状況を示
す図、第５図は本発明の応用例を説明するための
図である。 １１……超音波探触子、１２……パルサ、１３
……レートパルス発生回路、１４……基準信号発
振器、１５……移送回路、１６，２１……受波回
路、１７ａ，１７ｂ，２２……検波回路、１８
ａ，１８ｂ……レンジゲート回路、１９ａ，１９
ｂ……バンドパスフイルタ、２０……周波数解析
器、２３……表示回路、２４……検出位置決定回
路、２５……デイスプレイ装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波を送波してそのエコー信号を検出し、
   これより超音波断層像を得てこれを表示すると共
   にこの超音波断層像を参照し該超音波断層像中の
   所望の位置を指定してその位置に対応した披検査
   位置に超音波パルスを送波して該位置からのエコ
   ーを抽出しこれよりドプラ効果による超音波パル
   スの周波数偏移を解析してその分布を表示するよ
   うにした超音波パルスドプラ装置において、 超音波パルスドプラ検査位置を設定する超音波
   パルスドプラ検査位置設定手段と、 この超音波パルスドプラ検査位置設定手段の出
   力信号に基づき超音波パルス送波位置から超音波
   パルスドプラ検査位置までの距離に応じたとり得
   る最大のパルス繰り返し周波数でパルスを発生す
   るパルス発生手段とを具備し、 超音波パルスドプラ検査用の超音波パルスを前
   記パルス発生手段のパルス出力にて送波するよう
   にしたことを特徴とする超音波パルスドプラ装
   置。 ２ 超音波断層像を得る超音波の送波周期と超音
   波パルスドプラ検査のための超音波パルス繰り返
   し周波数とはそれぞれ独立に設定できることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波パル
   スドプラ装置。