JPH07392A - 超音波ドプラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パルスドプラ方式の超音波ドプラ装置におい
て、被検体内の目的部位のサンプル点深度に応じて参照
周波数を自動的に変更可能とし、ドプラ感度を向上す
る。 【構成】 ドプラ計測部３の内部に、操作パネル６から
与えられた任意のサンプル点深度に応じて参照周波数を
自動的に変更設定する手段として参照周波数可変回路７
を設けたものである。これにより、被検体内の目的部位
のサンプル点深度に応じて参照周波数を自動的に変更可
能とし、ドプラ感度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体の診断部位に対
して超音波を送受信し、得られた反射エコー信号から血
流によりドプラ偏移を受けた成分をサンプル点深度につ
いて抽出し作成した血流データを画像表示するパルスド
プラ方式の超音波ドプラ装置に関し、特に目的部位のサ
ンプル点深度に応じて参照周波数を自動的に変更可能と
し、ドプラ感度を向上することができる超音波ドプラ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の超音波ドプラ装置は、図
４に示すように、被検体内に超音波を送受信する多チャ
ンネルの探触子１と、この探触子１を制御して超音波を
送信すると共に受信した反射エコー信号を増幅し且つこ
れらの反射エコー信号を整相加算する超音波送受信部２
と、この超音波送受信部２で得た反射エコー信号に参照
周波数信号をかけ算して血流によりドプラ偏移を受けた
成分をサンプル点深度について抽出すると共にこのドプ
ラ信号を周波数分析して血流データを算出するドプラ計
測部３と、このドプラ計測部３からの血流データを内部
の記憶手段に書き込むと共に読み出すディジタルスキャ
ンコンバータ（ＤＳＣ）４と、このディジタルスキャン
コンバータ４からの血流データを血流波形として表示す
る表示部５とを有して成っていた。なお、図４におい
て、符号６は上記ＤＳＣ４内の制御回路部に操作指令を
入力する操作パネルを示している。

【０００３】そして、上記操作パネル６に設けられた入
力装置としての例えばトラックボールを操作し、表示部
５の画面に表示された診断部位に対する超音波ビームの
線上で所望の深さの部分にサンプル点マーカを合わせる
ことにより、上記所望の深さの部分（サンプル点深度の
部位）だけの流速を計測するようになっていた。

【０００４】ここで、上記超音波ドプラ装置におけるパ
ルスドプラ計測の原理を、図５を参照して説明する。図
５に示すように、被検体内の血管中の血流方向に対し、
参照周波数（送波した超音波周波数と同じ）ｆなる超音
波ビームを入射角度θで照射すると、流速ｖの血流によ
るドプラ効果により、その反射エコー信号は周波数が偏
移する。この偏移した受信周波数ｆ′と参照周波数ｆと
の差で表されるドプラ偏移周波数Δｆは、生体内の音速
をｃとすると、次式で示される。 すなわち、ドプラ偏移周波数Δｆは、参照周波数ｆ及び
cosθに比例している。このことから、参照周波数ｆを
高くするほどドプラ偏移周波数Δｆは大きくなり、ドプ
ラ感度が向上することがわかる。しかしながら、生体内
を透過する超音波ビームの減衰は、周波数に比例して大
きくなるので、単に参照周波数（送波周波数）ｆを高く
すると、生体内の深部においては超音波ビームの減衰が
大きくなり、ドプラ感度は低下してしまうことがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
ドプラ装置においては、操作パネル６の操作によるサン
プル点マーカの深度によらず、ドプラ計測部３における
計測での参照周波数ｆ(前記式(１)参照）は一定とされ
ていたので、被検体内の診断部位の各深度において最適
な参照周波数ｆで超音波を送信することができないもの
であった。すなわち、診断部位の深部では参照周波数ｆ
を低くし、浅部では参照周波数ｆを高くするということ
ができず、ある深度ではドプラ感度を高く維持できて
も、他の深度ではドプラ感度が低下することがあった。

【０００６】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体内の目的部位のサンプル点深度に応じて参
照周波数を自動的に変更可能とし、ドプラ感度を向上す
ることができる超音波ドプラ装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波ドプラ装置は、被検体内に超音
波を送受信する多チャンネルの探触子と、この探触子を
制御して超音波を送信すると共に受信した反射エコー信
号を増幅し且つこれらの反射エコー信号を整相加算する
超音波送受信部と、この超音波送受信部で得た反射エコ
ー信号に参照周波数信号をかけ算して血流によりドプラ
偏移を受けた成分をサンプル点深度について抽出すると
共にこのドプラ信号を周波数分析して血流データを算出
するドプラ計測部と、このドプラ計測部からの血流デー
タを内部の記憶手段に書き込むと共に読み出すディジタ
ルスキャンコンバータと、このディジタルスキャンコン
バータからの血流データを血流波形として表示する表示
部とを有する超音波ドプラ装置において、上記ドプラ計
測部の内部に、操作制御部から与えられた任意のサンプ
ル点深度に応じて参照周波数を自動的に変更設定する手
段を設けたものである。

【０００８】

【作用】このように構成された超音波ドプラ装置は、ド
プラ計測部の内部に設けられた参照周波数変更手段によ
り、操作制御部から与えられた任意のサンプル点深度に
応じて、ドプラ偏移成分の抽出のための参照周波数を自
動的に変更設定するように動作する。これにより、装置
のドプラ感度を向上することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図１は本発明による超音波ドプラ装置
の実施例を示すブロック図である。この超音波ドプラ装
置は、被検体の診断部位に対して超音波を送受信し、得
られた反射エコー信号から血流によりドプラ偏移を受け
た成分をサンプル点深度について抽出し作成した血流デ
ータを画像表示するパルスドプラ方式の計測装置であ
り、図１に示すように、探触子１と、超音波送受信部２
と、ドプラ計測部３と、ディジタルスキャンコンバータ
（以下「ＤＳＣ」と略称する）４と、表示部５と、操作
パネル６とを有している。

【００１０】上記探触子１は、被検体の診断部位に対し
て超音波を送受信するもので、図示省略したがその内部
には、超音波の発生源であると共に反射波を受信する例
えば短冊状に形成された複数の振動子素子が一列状に配
列され、多チャンネル型とされている。超音波送受信部
２は、上記探触子１を制御して超音波を送信すると共に
受信した反射エコー信号を増幅し且つこれらの反射エコ
ー信号に所定の遅延時間を与えて整相加算するもので、
図示省略したがその内部には、従来公知のスイッチ群
と、送波回路と、送受分離回路と、受信プリアンプ群
と、ディレイライン群と、加算回路と、高周波増幅回路
などを備えている。

【００１１】ドプラ計測部３は、上記超音波送受信部２
で得た反射エコー信号に参照周波数信号をかけ算して血
流によりドプラ偏移を受けた成分をサンプル点深度につ
いて抽出すると共にこのドプラ信号を周波数分析して血
流データを算出するもので、その内部構成は図２に示す
ブロック図のようになっており、本発明においては、図
１に示す操作パネル６から与えられた任意のサンプル点
深度に応じて参照周波数を自動的に変更設定する手段と
して参照周波数可変回路７が設けられている。図２にお
いて、図１に示す超音波送受信部２で整相加算されて出
力された反射エコー信号は、同調増幅回路８へ入力して
さらに増幅されると共に周波数帯域幅が制限される。ミ
キサ回路９ａ，９ｂは、上記同調増幅回路８の出力信号
成分（ｆ＋Δｆ）と、上記参照周波数可変回路７で発生
された参照周波数信号及び90°移相器１０を介してπ／
２だけ位相の異なる信号の二つの参照周波数成分（ｆ）
とをかけ算することにより、90°位相検波を行うもので
ある。これらのミキサ回路９ａ，９ｂからの位相検波出
力は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１ａ，１１ｂによ
り不要な高周波成分（２ｆ±Δｆ）が除去され、次のサ
ンプルホールド回路１２ａ，１２ｂへ送られる。このサ
ンプルホールド回路１２ａ，１２ｂは、図１に示す操作
パネル６で設定されたサンプル点マーカの深度のドプラ
信号を、サンプルパルス発生回路１３で発生されたサン
プルホールドパルスにより抽出するものである。このよ
うにして抽出された目的部位の深度に対応するドプラ信
号は、低周波成分除去用フィルタと高周波成分除去用フ
ィルタとから成るバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４
ａ，１４ｂにより不要な周波数成分が除去され、次の周
波数分析回路１５へ送られる。この周波数分析回路１５
は、入力されたドプラ信号をＡ／Ｄ変換して周波数分析
演算により周波数分析を行い、血流の速度等の血流デー
タを算出するものである。なお、オーディオアンプ１６
は、上記ＢＰＦ１４ａ，１４ｂからのドプラ信号を入力
して増幅するもので、この出力信号によりスピーカ１７
ａ，１７ｂから血流の状態が音として出力されるように
なっている。

【００１２】また、図１において、ＤＳＣ４は、上記ド
プラ計測部３で計測された血流データを内部の記憶手段
に書き込むと共に読み出すもので、図示省略したがその
内部には、従来公知のメモリと、Ｄ／Ａ変換器と、同期
制御回路と、中央処理装置(ＣＰＵ）などを備えてい
る。さらに、表示部５は、上記ＤＳＣ４から出力される
血流データを入力して血流波形として表示するもので、
例えばＣＲＴから成る。なお、操作パネル６は、上記Ｄ
ＳＣ４内のＣＰＵに操作指令を入力する操作制御部とな
るものである。

【００１３】ここで、本発明において付加した参照周波
数可変回路７の内部構成は、図３に示すブロック図のよ
うになっている。この参照周波数可変回路７は、図１に
示す操作パネル６で入力されてＤＳＣ４内のＣＰＵで発
生されたサンプル点深度識別信号Ｓ₁を入力し、任意の
サンプル点深度に応じて参照周波数を自動的に変更設定
するもので、例えばＰＬＬ（Ｐhased Ｌocked Ｌoop）
シンセサイザによる発振回路を構成している。そして、
図３に示すように、基準発振器１８と、位相比較器１９
と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２０と、電圧制御発振
器（ＶＣＯ）２１と、プログラマブルカウンタ２２と、
ＲＯＭ２３とから成る閉回路に構成されている。

【００１４】次に、このような参照周波数可変回路７の
構成をその動作と共に説明する。まず、基準発振器１８
は、基準周波数ｆrを発生する。この基準周波数ｆrは次
の位相比較器１９へ入力し、この位相比較器１９は、上
記入力した基準周波数ｆrとプログラマブルカウンタ２
２からの信号ｆ／Ｎとの位相差を比較し、その位相差に
応じた差信号電圧ΔＶを出力する。なお、上記の信号ｆ
／ＮにおけるＮは、プログラマブルカウンタ２２の分周
比である。次に、この差信号電圧ΔＶは、次のＬＰＦ２
０で高周波成分が除去され、直流制御電圧Ｖとして電圧
制御発振器２１の出力周波数ｆをコントロールする。こ
の制御は常に位相差をなくすように働き、図３に示す閉
回路がロックすると、上記電圧制御発振器２１の出力ｆ
は、前記位相比較器１９の入力信号に対して位相と周波
数が同期した信号となって、 の式が成立する。この式（２）より、基準周波数ｆrを
基準としてプログラマブルカウンタ２２の分周比Ｎを変
化させることにより、上記電圧制御発振器２１から出力
される参照周波数ｆを任意に設定できることがわかる。

【００１５】そこで、図１に示すＤＳＣ４内のＣＰＵか
ら発生されるサンプル点深度識別信号Ｓ₁をＲＯＭ２３
へ入力し、予めそのＲＯＭ２３に格納されているサンプ
ル点マーカの深度に対するプログラマブルカウンタ２２
の分周比Ｎを変化させることにより、前記電圧制御発振
器２１から出力される参照周波数ｆを自動的に変更して
設定することができる。このようにして、操作者が操作
パネル６を操作して任意に設定したサンプル点マーカの
深度に応じて、参照周波数ｆを任意に設定することがで
きるようになる。従って、各サンプル点マーカの深度に
おいて最適なドプラ感度を得ることができる。なお、図
２に示すドプラ計測部３内の参照周波数可変回路７で任
意に設定された参照周波数ｆは、ミキサ回路９ａ，９ｂ
及び90°移相器１０へ送られると共に、図１に示すよう
に、送波周波数クロックとして超音波送受信部２内の送
波クロック発生回路へ送出されるようになっている。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
ドプラ計測部の内部に設けられた参照周波数変更手段に
より、操作制御部から与えられた任意のサンプル点深度
に応じて、ドプラ偏移成分の抽出のための参照周波数を
自動的に変更設定することができる。これにより、被検
体内の診断部位の各深度において最適な参照周波数で超
音波を送信することができる。従って、各深度において
最適なドプラ感度を得ることができ、装置のドプラ感度
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波ドプラ装置の実施例を示す
全体構成のブロック図である。

【図２】ドプラ計測部の内部構成を示すブロック図であ
る。

【図３】参照周波数可変回路の内部構成を示すブロック
図である。

【図４】従来の超音波ドプラ装置を示す全体構成のブロ
ック図である。

【図５】超音波ドプラ装置におけるパルスドプラ計測の
原理を説明するための図である。

【符号の説明】

１…探触子 ２…超音波送受信部 ３…ドプラ計測部 ４…ＤＳＣ ５…表示部 ６…操作パネル ７…参照周波数可変回路 Ｓ₁…サンプル点深度識別信号 ｆ…参照周波数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体内に超音波を送受信する多チャン
   ネルの探触子と、この探触子を制御して超音波を送信す
   ると共に受信した反射エコー信号を増幅し且つこれらの
   反射エコー信号を整相加算する超音波送受信部と、この
   超音波送受信部で得た反射エコー信号に参照周波数信号
   をかけ算して血流によりドプラ偏移を受けた成分をサン
   プル点深度について抽出すると共にこのドプラ信号を周
   波数分析して血流データを算出するドプラ計測部と、こ
   のドプラ計測部からの血流データを内部の記憶手段に書
   き込むと共に読み出すディジタルスキャンコンバータ
   と、このディジタルスキャンコンバータからの血流デー
   タを血流波形として表示する表示部とを有する超音波ド
   プラ装置において、上記ドプラ計測部の内部に、操作制
   御部から与えられた任意のサンプル点深度に応じて参照
   周波数を自動的に変更設定する手段を設けたことを特徴
   とする超音波ドプラ装置。