JPH0654847A

JPH0654847A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0654847A
Application number: JP20903892A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Gondo; 雅彦権藤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JP2807131B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被検者の拍動等による探触子と測定部位との
相対速度に影響されることなく、血流情報を安定して測
定・表示できる超音波診断装置を提供する。【構成】探触子(1) から被検体に超音波パルスを送信
し、受信した反射信号のドップラ成分を検出して血流速
度分布を表示するようにした超音波診断装置において、
反射信号をＭＴＩフィルタ(11a,11b) でフィルタリング
した信号に基づいて血流反射成分のドップラ周波数を検
出する第１のドップラ周波数検出手段(12)と、反射信号
をＭＴＩフィルタ(11a,11b) でフィルタリングすること
なく、該反射信号に基づいて組織反射成分のドップラ周
波数を検出する第２のドップラ周波数検出手段(12)と、
血流反射成分のドップラ周波数および組織反射成分のド
ップラ周波数に基づいて血流速度を演算する演算手段(1
3)とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超音波を用いて生体
内の血流の速度情報を表示する超音波診断装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波のドップラ効果を利用して血流速
度の分布を測定し、超音波反射の映像と重畳して表示す
る超音波診断装置は、カラードップラ装置と呼ばれ、例
えば、特開昭５８−１８８４３３号公報において知られ
ている。この血流速度分布の測定原理は、振動素子アレ
イを用いた超音波ビームによりパルス波を一定周期で送
信し、反射体より反射波がかえってくるまでの時間を測
定すると共に、受信信号の周波数変化を検出すること
で、反射体の位置と動きを測定し、リアルタイムで２次
元の血流情報として表示するものである。このカラード
ップラ装置は、始めのうちは心臓等の循環器系を対象と
していたが、最近ではドップラのもつ情報量の多さから
腹部臓器の診断にも多用され、特に低速血流の測定も試
みられるようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のカラードップラ超音波診断装置では、特に低速
血流を観測しようとする場合、被検者の体の動きや拍動
等により超音波探触子と被測定部位との間に相対速度が
生じて血管部位のみならず、その回りの普通の組織の所
にドップラ成分が生じて、画面全体が赤や青色に着色さ
れて表示されてしまうという問題がある。このため、操
作者は、被検者に息を止めさせるなどの工夫をして観測
を行っているが、長時間にわたる診断では、被検者に負
担を与えるなどの問題があった。

【０００４】また、体腔内から胃壁等の超音波断層像を
得る超音波内視鏡においては、プローブ先端の探触子を
固定保持するのが困難であるために、探触子と被検部位
との間に相対速度が生じて良好な血流速度分布が得られ
ないという問題がある。

【０００５】この発明は、このような問題点に着目して
なされたもので、被検者の拍動等による探触子と測定部
位との相対速度に影響されることなく、したがって被検
者に負担を与えることなく、血流情報を安定して測定・
表示できるよう適切に構成した超音波診断装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、探触子から被検体に超音波パルスを
送信し、受信した反射信号のドップラ成分を検出して血
流速度分布を表示するようにした超音波診断装置におい
て、前記反射信号をＭＴＩフィルタでフィルタリングし
た信号に基づいて血流反射成分のドップラ周波数を検出
する第１のドップラ周波数検出手段と、前記反射信号を
前記ＭＴＩフィルタでフィルタリングすることなく、該
反射信号に基づいて組織反射成分のドップラ周波数を検
出する第２のドップラ周波数検出手段と、前記血流反射
成分のドップラ周波数および前記組織反射成分のドップ
ラ周波数に基づいて血流速度を演算する演算手段とを具
えることを特徴とする。

【０００７】また、この発明では、上記構成において、
前記ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を、前記組織反
射成分のドップラ周波数に応じて可変にして、前記血流
反射成分のドップラ周波数を検出するようにする。

【０００８】

【作用】このように、第１のドップラ周波数検出手段で
血流反射成分のドップラ周波数を検出し、第２のドップ
ラ周波数検出手段で組織反射成分のドップラ周波数を検
出して、演算手段により例えば血流反射成分のドップラ
周波数から組織反射成分のドップラ周波数を差し引く
と、探触子と被検体との間に生じる相対速度に影響され
ることなく、安定した血流速度を検出することが可能と
なる。また、ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数を、組
織反射成分のドップラ周波数に応じて可変にすることに
より、組織反射成分の影響を最大限に抑えて、血流反射
成分のドップラ周波数を有効に検出することが可能とな
る。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明の一実施例の要部の構成を
示すものである。この超音波診断装置は、探触子１、ビ
ーム合成回路２、送信信号発生回路３、送信回路４、受
信増幅回路５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６、乗算
器７ａ，７ｂ、局部信号発生回路８、９０度（π／２）
移相器９、Ａ／Ｄコンバータ１０ａ，１０ｂ、高周波成
分のみを通過させるＭＴＩフィルタ１１ａ，１１ｂ、自
己相関回路１２、速度演算回路１３、ＭＴＩフィルタ１
１ａ，１１ｂ等を制御するためのコントロール回路１
４、Ｂモード像受信回路１５、Ｂモード像とドップラの
映像とを表示するための表示装置１６、カーソル指示器
１７を具える。

【００１０】この実施例では、まず、信号発生回路３か
ら繰り返し間隔Ｔｐで送信信号を発生させ、この送信信
号を送信回路４で増幅した後、ビーム合成回路２を経て
探触子１に供給して、所定の方向に超音波信号を発生さ
せる。この超音波信号の被検体での反射信号は探触子１
で受信し、この受信信号をビーム合成回路２を経てＢモ
ード像受信回路１５に供給して表示装置１６にＢモード
像を表示すると共に、受信増幅回路５で適当な大きさに
増幅した後、ＢＰＦ６で不要な信号をカットして乗算器
７ａ，７ｂにそれぞれ供給する。

【００１１】一方、局部信号発生回路８からは、送信信
号と同じ周波数の信号を発生させ、この信号を乗算器７
ａに供給すると共に、π／２移相器９を経て乗算器７ｂ
に供給して、受信信号を直交検波して複素数の信号成分
に変換する。この複素数信号成分は、Ａ／Ｄコンバータ
１０ａ，１０ｂにより、送信繰り返し間隔Ｔｐでサンプ
リングしてデジタル信号ＩおよびＱにそれぞれ変換す
る。なお、これらデジタル化された複素数信号成分は、
ドップラ信号に対応し、被検体と探触子１との間の相対
速度に比例して、その周波数成分が大きくなる。

【００１２】ここで、被検体からの反射信号は、血管の
部位であっても、周囲組織の反射信号が混入する。そこ
で、組織反射成分と血流反射成分とのドップラ周波数の
違いに注目して血流の信号のみを取り出すため、Ａ／Ｄ
コンバータ１０ａ，１０ｂの出力をＭＴＩ（Mooving Ta
rget Indicator）フィルタ１１ａ，１１ｂにそれぞれ供
給して、動いている血流成分のみを取り出す。このＭＴ
Ｉフィルタは、もともとレーダ技術において、例えばビ
ル等の地上建造物の影響を無くして、動いている航空機
のみを検出するためのもので、他に、心臓壁の影響を無
くすことからWALLフィルタと呼ばれたり、上述した特開
昭５８−１８８４３３号公報では複素ディレーラインキ
ャンセラと呼ばれている。

【００１３】図２は、体外から血流分布を測定している
状態を示すものである。この場合、患者の拍動等によ
り、肺２０の体積が変化し、それが原因となって探触子
１が上下に動くことになる。このため、超音波ビーム１
８には、近部から遠部にわたって、血管１９以外の全領
域にわたりドップラシフトが生じ、この時のドップラ信
号の周波数スペクトル分布は、図３（ａ）に示すよう
に、組織反射成分と血流反射成分とが周波数軸上で重な
ったものとなる。なお、組織反射成分のレベルは血流反
射成分に比べて、一般に、４０〜５０ｄＢほど大きい。

【００１４】この実施例では、動いている血流成分のみ
を有効に取り出すため、コントロール回路１４によりＭ
ＴＩフィルタ１１ａ，１１ｂを選択的にオン／オフし、
自己相関回路１２においてＭＴＩフィルタ１１ａ，１１
ｂがオン時のＡ／Ｄコンバータ１０ａ，１０ｂの出力信
号のスペクトル分布の平均周波数と、ＭＴＩフィルタ１
１ａ，１１ｂがオフ時のＡ／Ｄコンバータ１０ａ，１０
ｂの出力信号のスペクトル分布の平均周波数とをそれぞ
れ求め、これらの平均周波数に基づいて速度演算回路１
３において探触子１の動きに関係の無い血流速度Ｖを求
める。

【００１５】このように、ＭＴＩフィルタ１１ａ，１１
ｂを選択的にオン／オフすると、これらがオフ状態にあ
るときは、自己相関回路１２には図３（ａ）に示す信号
が入力される。ここで、組織反射成分のレベルは、血流
反射成分のレベルよりも４０〜５０ｄＢほど大きいの
で、自己相関回路１２において求まる平均周波数は、組
織反射成分の最大値を示すドップラ周波数ｆ₀となる。
これに対して、ＭＴＩフィルタ１１ａ，１１ｂをオンに
すると、図３（ｂ）に示すように、周波数成分の小さい
組織反射成分が抑圧され、血流反射成分が通過するの
で、自己相関回路１２において求まる平均周波数は、血
流反射成分のドップラ周波数ｆ_Vとなる。

【００１６】したがって、速度演算回路１３において、
例えば血流反射成分のドップラ周波数ｆ_Vから組織反射
成分のドップラ周波数ｆ₀を差し引いて比例定数を掛け
れば、探触子１の組織に対する相対速度を無くすことが
でき、これにより探触子１の動きに関係の無い血流速度
Ｖを求めることができる。このようにして求めた血流分
布は、Ｂモード像受信回路１５からの被検体の反射強度
分布と重畳して表示装置１６に表示する。

【００１７】以上の説明では、ＭＴＩフィルタ１１ａ，
１１ｂの通過特性を固定として説明したが、この通過特
性は組織反射成分のドップラ周波数に対応して、例えば
組織反射成分のドップラ周波数が大きいときはカットオ
フ周波数を高くし、組織反射成分のドップラ周波数が小
さいときはカットオフ周波数を低くするように可変にす
ることもできる。このようにすれば、組織反射成分の影
響を最大限に抑えることができ、血流反射成分のドップ
ラ周波数を良好に検出することができる。

【００１８】また、上述した実施例では、全ての測定ポ
イントにわたる組織反射成分よりドップラ周波数を検出
するようにしたが、図１のカーソル指示器１７により、
図２において×印で示すようにＢモード像出力にカーソ
ル２１を設定し、このカーソルポイントを探触子１と組
織全体に生じる相対速度の基準点として探触子１の動き
に対応するドップラ周波数を検出して、同様の演算処理
により血流分布速度を求めることもできる。この場合に
は、カーソルポイントの設定が重要となるが、コントロ
ール回路１４等の処理が簡略化されるという利点があ
る。

【００１９】さらに、上述した実施例では、ＭＴＩフィ
ルタ１１ａ，１１ｂをオン／オフさせて、共通の自己相
関回路１２により組織反射成分と血流反射成分とのドッ
プラ周波数を検出するようにしたが、この場合には時分
割処理のために１画面を得るためのフレームレートが低
下するという不具合がある。この不具合を解決するた
め、この発明の他の実施例では、図１に破線で示すブロ
ックＡを、図４に示すように構成する。

【００２０】すなわち、第１および第２の自己相関回路
１２および１２′を設け、第１の自己相関回路１２に、
デジタル化された複素信号ＩおよびＱをＭＴＩフィルタ
１１ａ，１１ｂを経て供給し、第２の自己相関回路１
２′に、デジタル化された複素信号ＩおよびＱをＭＴＩ
フィルタ１１ａ，１１ｂを介することなく直接供給し
て、第１の自己相関回路１２において血流反射成分のド
ップラ周波数ｆ_Vを、第２の自己相関回路１２′におい
て組織反射成分のドップラ周波数ｆ₀を同時に求め、こ
れらドップラ周波数ｆ_Vおよびｆ₀に基づいて速度演算
回路１３において同様の差し引き演算を行って血流速度
Ｖを求める。なお、コントロール回路１４は、組織反射
成分のドップラ周波数ｆ₀に応じて、ＭＴＩフィルタ１
１ａ，１１ｂのカットオフ周波数を切り換えるようにす
る。

【００２１】このように、組織反射成分と血流反射成分
との２つのドップラ周波数をそれぞれの自己相関回路１
２，１２′で同時に求めるようにすれば、フレームレー
トを低下させることなく、探触子１の動きに関係の無い
血流速度Ｖを求めることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、反射
信号をＭＴＩフィルタでフィルタリングした信号に基づ
いて血流反射成分のドップラ周波数を検出し、反射信号
を前記ＭＴＩフィルタでフィルタリングすることなく、
該反射信号に基づいて組織反射成分のドップラ周波数を
検出し、これら血流反射成分のドップラ周波数および組
織反射成分のドップラ周波数に基づいて血流速度を演算
するようにしたので、拍動等による探触子の動きを有効
に補正することができ、したがって被検者に負担を与え
ることなく、十分小さい血流速度も検出することがで
き、安定した血流の速度分布を得ることができる。ま
た、探触子の動きを補正できるので、超音波内視鏡にお
いては、体腔内から安定して血流速度分布を観測するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】探触子と被検体との関係を説明するための図で
ある。

【図３】図１に示す実施例の動作を説明するための図で
ある。

【図４】この発明の他の実施例の要部を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１探触子２ビーム合成回路３送信信号発生回路４送信回路５受信増幅回路６バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７ａ，７ｂ乗算器８局部信号発生回路９９０度（π／２）移相器１０ａ，１０ｂＡ／Ｄコンバータ１１ａ，１１ｂＭＴＩフィルタ１２，１２′ 自己相関回路１３速度演算回路１４コントロール回路１５Ｂモード像受信回路１６表示装置１７カーソル指示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】探触子から被検体に超音波パルスを送信
し、受信した反射信号のドップラ成分を検出して血流速
度分布を表示するようにした超音波診断装置において、前記反射信号をＭＴＩフィルタでフィルタリングした信
号に基づいて血流反射成分のドップラ周波数を検出する
第１のドップラ周波数検出手段と、前記反射信号を前記ＭＴＩフィルタでフィルタリングす
ることなく、該反射信号に基づいて組織反射成分のドッ
プラ周波数を検出する第２のドップラ周波数検出手段
と、前記血流反射成分のドップラ周波数および前記組織反射
成分のドップラ周波数に基づいて血流速度を演算する演
算手段とを具えることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】前記第１のドップラ周波数検出手段およ
び第２のドップラ周波数検出手段を共通のドップラ周波
数検出手段をもって構成すると共に、前記ＭＴＩフィル
タをオン・オフ制御する手段を設け、前記反射信号を前
記ＭＴＩフィルタを経て前記ドップラ周波数検出手段に
供給して、前記ＭＴＩフィルタをオンにして前記血流反
射成分のドップラ周波数を検出し、前記ＭＴＩフィルタ
をオフにして前記組織反射成分のドップラ周波数を検出
するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の超音
波診断装置。
【請求項３】前記反射信号を前記ＭＴＩフィルタを経
て前記第１のドップラ周波数検出手段に供給すると共
に、前記ＭＴＩフィルタを介することなく前記第２のド
ップラ周波数検出手段に供給して、前記血流反射成分の
ドップラ周波数および前記組織反射成分のドップラ周波
数を同時に検出するよう構成したことを特徴とする請求
項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】前記ＭＴＩフィルタのカットオフ周波数
を、前記組織反射成分のドップラ周波数に応じて可変に
して、前記血流反射成分のドップラ周波数を検出するよ
う構成したことを特徴とする請求項１，２または３記載
の超音波診断装置。