JPH08131438A - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 診断時に超音波プローブ自身が動いてしまっ
た場合においても、常に正確な血流情報を得て表示でき
るようにし、精度の高い診断を行う。 【構成】 超音波プローブ１からの超音波送受波により
Ｂモード画像と血流情報の画像とを得る超音波ドプラ診
断装置は、超音波プローブ１の先端部に超音波振動子４
と超音波の放射方向に対応するプローブ先端部の運動加
速度を検出する加速度センサ６，７とを備えている。ま
た、加速度センサ６，７の出力よりプローブ先端部の速
度情報を演算出力するセンサ信号処理部１１と、超音波
振動子４の受信信号のドプラ成分を検出して走査範囲の
生体中の速度情報を演算出力するドプラ処理部１３と、
走査範囲の速度情報からプローブの速度情報を減算して
得た速度情報より血流情報の画像を生成する速度演算部
１４とを備え、血流観測中の超音波プローブの運動によ
る速度成分を除去するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用した医療
用診断装置として、生体内への超音波の走査によって、
生体からの超音波エコーを得て生体組織の断層像を表示
すると共に、超音波エコーのドプラ成分を検出すること
で生体内の血流を映像化して観察、診断を行う超音波ド
プラ診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波を利用して行う超音波診断法で
は、Ｂモード法を用いて得られるＢモード画像を代表例
とする生体組織の断層像による解剖学的情報とか、超音
波ドプラ法を用いて得られる血流イメージングを代表例
とするドプラ効果を利用した観察画像による生体内の移
動物体の移動に伴う機能情報などを用いて診断を行うよ
うになっている。

【０００３】超音波診断装置としては、近年、生体内の
被検部位へ順次超音波を送受波する走査によって得られ
た超音波エコーを基に生成されるＢモード画像と共に、
超音波エコーのドプラ成分を検出して得られた生体内の
血流情報の画像を表示して観察、診断を行う超音波ドプ
ラ診断装置が用いられており、その装置構成の一例とし
て特開昭６４−７６８３４号公報とか特開平１−１３１
６４９号公報等に開示されている。

【０００４】従来の超音波ドプラ診断装置の構成例を図
５に示す。超音波ドプラ診断装置は、先端部に超音波振
動子５１を備えた超音波プローブ５２と、超音波プロー
ブ５２を接続し超音波振動子の駆動及び受信信号の各種
信号処理を行って診断画像を生成する超音波観測装置５
３と、超音波観測装置５３で生成された診断画像を表示
するモニタ５４とを備えて構成されている。

【０００５】超音波観測装置５３には、超音波振動子５
１に対して駆動パルスを送受波して超音波を発生させる
送受波回路５５と、超音波エコーの受信信号を基にＢモ
ード画像を生成するＢモード画像処理部５６と、受信信
号のドプラ成分（ドプラ偏移を受けた信号成分）を検出
して血流情報の画像を生成するドプラ処理部５７と、Ｂ
モード画像と血流情報の画像とを合成して映像信号に変
換するデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）５８とが
設けられ、送受波回路５５にはＢモード画像処理部５６
及びドプラ処理部５７が接続され、このＢモード画像処
理部５６及びドプラ処理部５７の出力端がＤＳＣ５８に
接続されている。

【０００６】このように構成された超音波ドプラ診断装
置では、超音波振動子５１による生体内への超音波走査
によって得られた受信信号を基に、Ｂモード画像処理部
５６によって生成されたＢモード画像と、ドプラ処理部
５７によって生成された血流情報の画像とがＤＳＣ５８
で画像合成されてテレビジョン信号等の映像信号に変換
され、モニタ５４に送られて診断画像がモニタ上に表示
される。このモニタ５４上の診断画像を観察することに
よって、生体内組織の状態とか血流の状態を知ることが
でき、被検者の病状等を診断することができる。

【０００７】超音波ドプラ診断装置においては、血流観
測時に術者のプローブ操作とか被検体の運動または呼吸
などによって超音波プローブ先端部が動いた場合は、超
音波振動子の変動による速度成分が超音波エコーのドプ
ラ成分に重畳されて誤って検出されてしまい、正しい血
流情報が表示されずに診断の障害となる問題点が生じる
おそれがある。

【０００８】そこで、特開昭６４−７６８３４号公報と
か特開平１−１３１６４９号公報の装置では、超音波振
動子の移動速度が所定量を超えたときに、血流情報の表
示を停止する手段や警告を行う手段を設けることによっ
て、前記診断時の不具合を防止できるようになってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の超音波ドプラ診断装置では、血流観測中に誤っ
て超音波プローブが動いてしまった場合には、その期間
中は正しい血流情報を得ることができない。すなわち、
特開昭６４−７６８３４号公報の装置では、超音波プロ
ーブが動いたときには血流情報の表示が停止され、誤っ
た血流情報が表示されない代わりにその間の正しい血流
情報を得ることができないという問題点がある。また、
特開平１−１３１６４９号公報の装置では、超音波プロ
ーブが動いたときには警告が発せられるが、やはりこの
期間は正しい血流情報が得られないため血流観察及び診
断ができないという問題点がある。

【００１０】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、診断時に超音波プローブ自身が動いてしまった
場合においても、常に正確な血流情報を表示することが
でき、精度の高い診断を行うことが可能な超音波ドプラ
診断装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による超音波ドプ
ラ診断装置は、先端部に超音波走査を行う超音波振動子
を備えた超音波プローブを有し、超音波を送受信して得
られたドプラ成分を基に検出した生体の血流情報を表示
するものにおいて、前記超音波プローブにおいて受信し
た超音波の受信信号よりドプラ成分を検出して走査範囲
の被検体の速度情報を得るドプラ信号処理手段と、前記
超音波プローブ先端部の運動速度を検知する速度検知手
段と、前記ドプラ信号処理手段で得られた被検体の速度
情報から前記速度検知手段で得られた超音波プローブ自
身の運動速度情報を差し引く演算を行い、被検体の血流
速情報を得る速度演算処理手段と、を備えたものであ
る。

【００１２】

【作用】ドプラ信号処理手段によって超音波プローブに
おいて受信した超音波の受信信号よりドプラ成分を検出
して走査範囲の被検体の速度情報を得ると共に、速度検
知手段によって前記超音波プローブ先端部の運動速度を
検知し、速度演算処理手段によって、前記ドプラ信号処
理手段で得られた被検体の速度情報から前記速度検知手
段で得られた超音波プローブ自身の運動速度情報を差し
引く演算を行い、被検体の血流速情報を得ることで、超
音波プローブの運動による速度成分が除去される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、図
１は超音波ドプラ診断装置の全体構成を示すブロック
図、図２は超音波プローブの先端部の構成を示す断面
図、図３は診断時における超音波プローブの生体内での
使用状態を示す説明図である。

【００１４】本実施例の超音波ドプラ診断装置は、先端
部に超音波振動子等を備えた生体内に挿入される細長の
超音波プローブ１と、超音波プローブ１を接続し超音波
振動子の駆動及び受信信号の各種信号処理を行って診断
画像を生成する超音波観測装置２と、超音波観測装置２
で生成された診断画像を表示するモニタ３とを備えて構
成されている。

【００１５】図１及び図２に示すように、超音波プロー
ブ１の先端部には、ラジアル走査による超音波送受波を
行う電子走査式のラジアル形超音波振動子４が配設され
ており、この超音波振動子４は超音波ケーブル５を介し
て超音波観測装置２と接続されている。また、速度検知
手段として、超音波プローブ１の先端部にはプローブ先
端の運動加速度を検出する加速度センサ６，７が超音波
振動子４の近傍に内設されている。加速度センサ６はプ
ローブ先端の上下方向（ラジアル走査方向中の一方向）
を検出方向とし、加速度センサ７はプローブ先端の左右
方向（加速度センサ６の検出方向と直交する方向）を検
出方向とするようにそれぞれ加速度検出方向が設定され
て配置されている。すなわち、２つの加速度センサ６，
７は、超音波振動子の超音波の放射平面に平行で、かつ
互いに直交する軸を検出方向として配設されている。こ
れらの加速度センサ６，７は、それぞれセンサケーブル
８，９を介して超音波観測装置２と接続されている。

【００１６】超音波観測装置２には、超音波振動子４に
対して駆動パルスを送受波して超音波を発生させる送受
波回路１０と、加速度センサ６，７からの加速度信号を
基にプローブ先端の速度情報を演算出力するセンサ信号
処理部１１と、超音波エコーの受信信号を基にＢモード
画像を生成するＢモード画像処理部１２と、受信信号の
ドプラ成分を検出して走査範囲の生体中の速度情報を演
算出力するドプラ信号処理手段としてのドプラ処理部１
３と、センサ信号処理部１１からのプローブ速度情報と
ドプラ処理部１３からのドプラ速度情報とを演算して得
た速度情報より血流情報の画像を生成する速度演算処理
手段としての速度演算部１４と、Ｂモード画像と血流情
報の画像とを合成して映像信号に変換するデジタルスキ
ャンコンバータ（ＤＳＣ）１５とが設けられている。

【００１７】超音波観測装置２内において、前記超音波
ケーブル５は送受波回路１０に、前記センサケーブル
８，９はセンサ信号処理部１１にそれぞれ接続されてい
る。また、送受波回路１０の出力端にはＢモード画像処
理部１２及びドプラ処理部１３が接続され、センサ信号
処理部１１及びドプラ処理部１３の出力端が速度演算部
１４に接続され、Ｂモード画像処理部１２及び速度演算
部１４の出力端がＤＳＣ１５に接続されており、ＤＳＣ
１５の出力端がモニタ３に接続された構成となってい
る。

【００１８】超音波プローブ１の先端部には、図２に示
すように照明光の出射及び被写体光学像の結像を行う斜
視方向観察用の光学系１６が設けられている。超音波振
動子４の外周部には、超音波振動子４の周囲を覆う形で
膨張・収縮可能なバルーン１７が着脱可能に取り付けら
れている。そして、超音波プローブ１内には図示しない
バルーン管路が先端部まで配設され、バルーン１７の内
側部分と連通しており、図示しない送水吸引手段からの
超音波伝達媒体となる脱気水等の流体をバルーン１７内
に注入したり、バルーン１７内から流体を吸引できるよ
うになっている。

【００１９】次に、本実施例の超音波ドプラ診断装置の
作用を説明する。図３は超音波診断を行うために超音波
プローブ１を生体内に挿入した使用状態を示したもので
ある。

【００２０】超音波診断を行う際には、まず、内視鏡を
挿入する場合と同様に光学系１６による観察を行いなが
ら超音波プローブ１を例えば経口的に生体の食道などの
臓器１８に挿入し、プローブ先端部を関心部位に位置さ
せる。そして、超音波プローブ１と臓器１８表面との接
触を良好にして超音波診断を容易にするため、図示しな
いバルーン管路を介してプローブ操作部より脱気水を注
入し、バルーン１７を膨張させて臓器１８表面に当接さ
せる。

【００２１】この状態で、超音波によるＢモード画像及
び血流情報画像の観察を開始する。Ｂモード画像の生成
処理は次のように行われる。送受波回路１０より発生し
たＢモード用パルスによって超音波振動子４を駆動して
超音波を発生させ、関心部位にラジアル走査する。そし
て、臓器１８や血管１９などで反射した超音波は超音波
振動子４で受信され、この超音波エコーの受信信号は超
音波ケーブル５を介して超音波観測装置２の送受波回路
１０に送られる。そして、送受波回路１０で前処理され
た受信信号がＢモード画像処理部１２へ送られ、ここで
信号処理が施されて被検部位の生体組織の断層画像とし
てのＢモード画像が生成される。

【００２２】また、血流情報観察のためのドプラ成分を
検出するドプラ処理は次のように行われる。送受波回路
１０より発生したドプラ用パルスによって超音波振動子
４を駆動し、超音波振動子４において超音波の送受信を
行う。得られた受信信号は超音波ケーブル５を介して送
受波回路１０に送られ、前処理された後にドプラ処理部
１３に送られる。ドプラ処理部１３において、受信信号
のドプラ成分、すなわち被検部位における移動物体の移
動（ここでは血管１９内の血流）に伴うドプラ効果によ
る超音波エコーの周波数偏移が検出され、走査範囲の生
体中の速度情報（以下ドプラ速度情報と称する）が演算
により求められる。

【００２３】なお、Ｂモード画像の生成処理とドプラ処
理とは図示しない制御部の制御によって時分割的に処理
が行われるようになっている。

【００２４】このとき、センサ信号処理部１１によって
超音波プローブ１先端部の移動速度が検出され、超音波
振動子自体の運動情報としてのプローブ速度情報が求め
られる。超音波プローブ１の先端部に内蔵された加速度
センサ６，７によって、前述したプローブ先端の上下方
向、左右方向（すなわち超音波放射方向中の互いに直交
する方向）の加速度が検出され、得られた加速度信号は
センサケーブル８，９を介してセンサ信号処理部１１に
送られる。センサ信号処理部１１において、前記２次元
の加速度信号が増幅、積分されてラジアル走査の場合の
超音波放射方向であるプローブ先端の側方全周方向の速
度情報が求められ、プローブ速度情報として出力され
る。

【００２５】前記ドプラ処理部１３の出力のドプラ速度
情報と、センサ信号処理部１１の出力のプローブ速度情
報とは速度演算部１４へ送られ、前記ドプラ成分よりプ
ローブ先端の変動分を除去する補正処理が行われる。

【００２６】この補正処理として、速度演算部１４で
は、ドプラ処理部１３の出力のドプラ速度情報からセン
サ信号処理部１１の出力のプローブ速度情報が減算さ
れ、ドプラ処理部１３で検出されたドプラ成分よりプロ
ーブ先端の変動分が除去されて血流情報の画像信号に変
換される。

【００２７】ＤＳＣ１５には、前記Ｂモード画像処理部
１２の出力信号と、速度演算部１４の出力信号とが入力
され、ＤＳＣ１５においてＢモード画像処理部１２から
のＢモード画像と速度演算部１４からの血流情報の画像
とが合成され、テレビジョン信号等の映像信号に変換さ
れる。この映像信号はモニタ３に出力され、モニタ３上
に診断画像としてＢモード画像と血流情報の画像とが合
成表示される。

【００２８】本実施例の構成では、血流観測時の超音波
プローブ自身の超音波放射方向に対応する運動速度成分
を加速度センサで検出し、超音波エコーのドプラ成分の
検出結果より差し引くことによって、血流観察を行って
いる時に、操作者の操作とか被検体の運動や呼吸などの
原因で超音波プローブ１の先端部が動いてしまった場合
でも、超音波プローブの運動による不要なドプラ成分を
取り除くことができ、正確な血流情報を得ることができ
る。これにより、常に正確な血流情報を中断することな
く表示することができる。

【００２９】従って本実施例によれば、生体内にプロー
ブを挿入して超音波診断を行う場合に、プローブ自身が
動いてしまっても体内臓器表面近傍の血流情報を中断す
ることなく常に正確に得ることができ、精度の高い診断
を行うことが可能となる。

【００３０】図４は本発明の第２実施例に係る超音波プ
ローブの先端部の構成を示す断面図である。

【００３１】第２実施例は、超音波プローブの他の構成
例を示したものである。第２実施例の超音波プローブ２
１は、操作者が保持して被検体の体表面や手術部位等に
接触させることができるように先端部が箱形に構成され
ている。

【００３２】超音波プローブ２１の先端部には、リニア
走査による超音波送受波を行う電子走査式のリニア形超
音波振動子２２が設けられ、この超音波振動子２２の裏
側にプローブ先端の運動加速度を検出する加速度センサ
２３が配設されている。本実施例では第１実施例のよう
に加速度センサを２個設けずに１個だけ設けるようにし
ている。

【００３３】加速度センサ２３は、超音波振動子２２の
超音波の放射方向を検出方向とするように、かつ、超音
波放射平面内で超音波振動子の中心付近に位置するよう
に超音波プローブ２１内部に配置され取り付けられてい
る。前記超音波振動子２２は超音波ケーブル２４を介し
て、加速度センサ２３はセンサケーブル２５を介してそ
れぞれ超音波観測装置２に接続されるようになってい
る。

【００３４】その他の部分の構成は第１実施例と同様で
あり、ここでは説明を省略する。

【００３５】超音波診断を行う際には、超音波プローブ
２１を直接操作者が保持し、先端部の超音波振動子２２
を生体に接触させる。この状態で、超音波を送受波して
Ｂモード画像及び血流情報画像を観察する。

【００３６】このとき、超音波振動子２２によって長方
形状に超音波走査が行われ、第１実施例と同様に、Ｂモ
ード画像処理部１２においてＢモード画像が生成される
と共に、ドプラ処理部１３におけるドプラ処理によって
走査範囲の速度情報が検出される。同時に、加速度セン
サ２３によってリニア走査の場合の超音波プローブ２１
の超音波放射方向の運動成分が検出され、第１実施例と
同様にして、センサ信号処理部１１においてプローブの
速度情報が検出されて、速度演算部１４によって前記ド
プラ処理で得られた走査範囲の生体中の速度情報からプ
ローブの運動による成分が除去される。

【００３７】本実施例の構成の超音波プローブ２１は、
外科的手術などにおいて用いられるようになっており、
血流観察時に、操作者が把持するプローブ先端部を完全
に静止させることは困難であるが、誤ってプローブ先端
部を動かしてしまった場合でも、第１実施例と同様に超
音波プローブの運動による不要なドプラ成分を取り除く
ことができ、外科的手術などの際に体内臓器等の血流情
報を常に正確に得ることができる。

【００３８】［付記］以上詳述したように本発明の実施
態様によれば、以下のような構成を得ることができる。
すなわち、 （１） 先端部に超音波走査を行う超音波振動子を備え
た超音波プローブを有し、超音波を送受信して得られた
ドプラ成分を基に検出した生体の血流情報を表示する超
音波ドプラ診断装置において、前記超音波プローブにお
いて受信した超音波の受信信号よりドプラ成分を検出し
て走査範囲の被検体の速度情報を得るドプラ信号処理手
段と、前記超音波プローブ先端部の運動速度を検知する
速度検知手段と、前記ドプラ信号処理手段で得られた被
検体の速度情報から前記速度検知手段で得られた超音波
プローブ自身の運動速度情報を差し引く演算を行い、被
検体の血流速情報を得る速度演算処理手段と、を備えた
ことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。

【００３９】（２） 前記速度検知手段は、前記超音波
プローブ先端部内に配設された加速度センサを有して構
成される付記（１）に記載の超音波ドプラ診断装置。

【００４０】（３） 前記超音波振動子として、ラジア
ル走査を行う電子走査式のラジアル形超音波振動子を備
え、前記加速度センサとして、前記超音波振動子の超音
波の放射平面に平行で、かつ互いに直交する軸を検出方
向とする２つの加速度センサを備えた付記（２）に記載
の超音波ドプラ診断装置。

【００４１】（４） 前記超音波振動子として、リニア
走査を行う電子走査式のリニア形超音波振動子を備え、
前記加速度センサとして、前記超音波振動子の超音波の
放射方向を検出方向とする加速度センサを備えた付記
（２）に記載の超音波ドプラ診断装置。

【００４２】（５） 前記速度検知手段は、前記超音波
プローブ先端部内に配設され、前記超音波振動子の超音
波の放射方向に対応する該超音波プローブ先端部の運動
加速度を検出する加速度センサを有して構成される付記
（１）に記載の超音波ドプラ診断装置。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、診
断時に超音波プローブ自身が動いてしまった場合におい
ても、常に正確な血流情報を表示することができ、精度
の高い診断を行うことが可能な超音波ドプラ診断装置を
提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図３は本発明の第１実施例に係り、
図１は超音波ドプラ診断装置の全体構成を示すブロック
図

【図２】超音波プローブの先端部の構成を示す断面図

【図３】診断時における超音波プローブの生体内での使
用状態を示す説明図

【図４】本発明の第２実施例に係る超音波プローブの先
端部の構成を示す断面図

【図５】従来の超音波ドプラ診断装置の構成例を示すブ
ロック図

【符号の説明】

１…超音波プローブ ２…超音波観測装置 ３…モニタ ４…超音波振動子 ６，７…加速度センサ １０…送受波回路 １１…センサ信号処理部 １２…Ｂモード画像処理部 １３…ドプラ処理部 １４…速度演算部 １５…ＤＳＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に超音波走査を行う超音波振動子
   を備えた超音波プローブを有し、超音波を送受信して得
   られたドプラ成分を基に検出した生体の血流情報を表示
   する超音波ドプラ診断装置において、 前記超音波プローブにおいて受信した超音波の受信信号
   よりドプラ成分を検出して走査範囲の被検体の速度情報
   を得るドプラ信号処理手段と、 前記超音波プローブ先端部の運動速度を検知する速度検
   知手段と、 前記ドプラ信号処理手段で得られた被検体の速度情報か
   ら前記速度検知手段で得られた超音波プローブ自身の運
   動速度情報を差し引く演算を行い、被検体の血流速情報
   を得る速度演算処理手段と、 を備えたことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。