JPH1199154A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH1199154A JPH1199154A JP26175597A JP26175597A JPH1199154A JP H1199154 A JPH1199154 A JP H1199154A JP 26175597 A JP26175597 A JP 26175597A JP 26175597 A JP26175597 A JP 26175597A JP H1199154 A JPH1199154 A JP H1199154A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、血流の絶対速度を比較的高精
度で計測することができる超音波診断装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】本発明は、造影剤を注入された被検体内の
血流に対して超音波を照射し、サンプルボリューム内の
造影剤から反射してきたエコー信号を受信する送受信回
路３と、少なくとも２回の超音波照射による同一の微小
領域のエコー信号の強度に基づいて微小領域における流
体の速度を推定する速度演算処理部６とを具備する。
度で計測することができる超音波診断装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】本発明は、造影剤を注入された被検体内の
血流に対して超音波を照射し、サンプルボリューム内の
造影剤から反射してきたエコー信号を受信する送受信回
路３と、少なくとも２回の超音波照射による同一の微小
領域のエコー信号の強度に基づいて微小領域における流
体の速度を推定する速度演算処理部６とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の断面を超
音波で走査し、得られたエコー信号の強度に基づいて様
々な体内情報を取得する超音波診断装置に関する。
音波で走査し、得られたエコー信号の強度に基づいて様
々な体内情報を取得する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波の医学的な応用としては種々の装
置があるが、その主流は超音波パルス反射法を用いて生
体の軟部組織の断層像を得る超音波診断装置である。こ
の超音波診断装置は無侵襲検査法で、組織の断層像を表
示するものであり、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲ
Ｉおよび核医学診断装置などの他の診断装置に比べて、
リアルタイム表示が可能、装置が小型で安価、Ｘ線など
の被曝がなく安全性が高く、さらに超音波ドプラ法によ
り血流イメージングが可能であるなどの独自の特徴を有
している。
置があるが、その主流は超音波パルス反射法を用いて生
体の軟部組織の断層像を得る超音波診断装置である。こ
の超音波診断装置は無侵襲検査法で、組織の断層像を表
示するものであり、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲ
Ｉおよび核医学診断装置などの他の診断装置に比べて、
リアルタイム表示が可能、装置が小型で安価、Ｘ線など
の被曝がなく安全性が高く、さらに超音波ドプラ法によ
り血流イメージングが可能であるなどの独自の特徴を有
している。
【０００３】この超音波ドプラ法は連続波ドプラ法とパ
ルスドプラ法とがあり、連続波ドプラ法は高速でも計測
可能であるが、距離分解能が無く、血流を同定できない
ことから、パルスドプラ法が現在の主流となっている。
このパルスドプラ法では、ＭＴＩを併用して、平均速度
等の２次元分布（血流画像）をリアルタイムで得ること
ができ、非常に有益とされており、最近では標準装備さ
れているものが多い。
ルスドプラ法とがあり、連続波ドプラ法は高速でも計測
可能であるが、距離分解能が無く、血流を同定できない
ことから、パルスドプラ法が現在の主流となっている。
このパルスドプラ法では、ＭＴＩを併用して、平均速度
等の２次元分布（血流画像）をリアルタイムで得ること
ができ、非常に有益とされており、最近では標準装備さ
れているものが多い。
【０００４】しかし、このパルスドプラ法は、周知の通
り、計測速度が超音波ビームと血流とのなす角度に依存
するという角度依存性があり、血流の絶対速度を計測す
ることはできなかった。さらに、ドプラ効果を利用して
いることから、超音波ビームと直行する血流に関しては
速度を計測できないという問題もある。
り、計測速度が超音波ビームと血流とのなす角度に依存
するという角度依存性があり、血流の絶対速度を計測す
ることはできなかった。さらに、ドプラ効果を利用して
いることから、超音波ビームと直行する血流に関しては
速度を計測できないという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、血流
の絶対速度を比較的高精度で計測することができる超音
波診断装置を提供することにある。
の絶対速度を比較的高精度で計測することができる超音
波診断装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、造影剤を注入
された被検体内の流体に対して超音波を照射し、エコー
信号を受信する手段と、少なくとも２回の超音波照射に
よる同一の微小領域のエコー信号の強度に基づいて、前
記微小領域における前記流体の速度を推定する手段とを
具備する。 （作用）流体それ自身での反射強度は、組織に対して１
０-2のオーダで低い。従って、流体からのエコー信号の
強度は、微小領域内に存在している造影剤の量を比較的
正確に反映していると考えられる。このような造影剤、
つまり微小気泡は、１回の超音波の照射により、殆どが
崩壊してしまう。従って、超音波の照射をある程度の期
間を隔てて２回行うと、今回の超音波の照射により得ら
れるエコー信号の強度は、前回の照射から、今回の超音
波の照射までの期間に、流体の流れに乗って微小領域に
流入してきた造影剤の流入量を反映していることにな
る。この流入量は、血流の速度、微小領域の断面積及び
前回の照射から今回の照射までの時間差に主に依存す
る。このうち微小領域の断面積と前回の照射から今回の
照射までの時間差とは、既知であるので、流入量、つま
りそれを反映している今回のエコー信号の強度から、流
体の速度を推定することができるのである。
された被検体内の流体に対して超音波を照射し、エコー
信号を受信する手段と、少なくとも２回の超音波照射に
よる同一の微小領域のエコー信号の強度に基づいて、前
記微小領域における前記流体の速度を推定する手段とを
具備する。 （作用）流体それ自身での反射強度は、組織に対して１
０-2のオーダで低い。従って、流体からのエコー信号の
強度は、微小領域内に存在している造影剤の量を比較的
正確に反映していると考えられる。このような造影剤、
つまり微小気泡は、１回の超音波の照射により、殆どが
崩壊してしまう。従って、超音波の照射をある程度の期
間を隔てて２回行うと、今回の超音波の照射により得ら
れるエコー信号の強度は、前回の照射から、今回の超音
波の照射までの期間に、流体の流れに乗って微小領域に
流入してきた造影剤の流入量を反映していることにな
る。この流入量は、血流の速度、微小領域の断面積及び
前回の照射から今回の照射までの時間差に主に依存す
る。このうち微小領域の断面積と前回の照射から今回の
照射までの時間差とは、既知であるので、流入量、つま
りそれを反映している今回のエコー信号の強度から、流
体の速度を推定することができるのである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を好
ましい実施形態により説明する。図１に、本実施形態に
係る超音波診断装置の構成を示す。超音波プローブ１
は、電気信号と超音波との可逆的変換を行う複数の微小
圧電素子がその先端部分に配列されてなる。このプロー
ブ１の形態としては、セクタ対応、リニア対応、コンベ
ックス対応等の中から任意に選択される。
ましい実施形態により説明する。図１に、本実施形態に
係る超音波診断装置の構成を示す。超音波プローブ１
は、電気信号と超音波との可逆的変換を行う複数の微小
圧電素子がその先端部分に配列されてなる。このプロー
ブ１の形態としては、セクタ対応、リニア対応、コンベ
ックス対応等の中から任意に選択される。
【０００８】レートパルス発生器２は、超音波の送信レ
ート（毎秒送信回数）を決定するためのレートパルスを
周期的に発生する。送受信回路３は、送信系と受信系と
を備えており、このうち送信系は、レートパルス発生器
２からのレートパルスに適当な遅延時間を与える送信遅
延回路と、遅延されたレートパルスに従ってプローブ１
の圧電素子に高周波（ｆ0 ）の電圧パルスを供給するパ
ルサとを有している。プローブ１の圧電素子は、この電
圧パルスにより、歪み復元を繰り返す（振動する）。こ
れにより、ｆ0 を中心周波数として超音波が発生され、
被検体に送信される。
ート（毎秒送信回数）を決定するためのレートパルスを
周期的に発生する。送受信回路３は、送信系と受信系と
を備えており、このうち送信系は、レートパルス発生器
２からのレートパルスに適当な遅延時間を与える送信遅
延回路と、遅延されたレートパルスに従ってプローブ１
の圧電素子に高周波（ｆ0 ）の電圧パルスを供給するパ
ルサとを有している。プローブ１の圧電素子は、この電
圧パルスにより、歪み復元を繰り返す（振動する）。こ
れにより、ｆ0 を中心周波数として超音波が発生され、
被検体に送信される。
【０００９】この超音波は生体内を伝播し、その途中に
ある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射し、そ
してプローブ１に次々と返ってきて、圧電素子を振動さ
せる。これにより、エコーの強度に応じた振幅で電圧信
号が発生する。この電圧信号を受信系では、まずプリア
ンプで増幅し、受信遅延回路で適当な遅延時間を与えか
ら加算することにより、指向性を持ったエコー信号を得
る。このエコー信号は、検波され、対数増幅された後、
ディジタル信号としてディジタルスキャンコンバータ
（ＤＳＣ）４に供給される。
ある音響インピーダンスの不連続面で次々と反射し、そ
してプローブ１に次々と返ってきて、圧電素子を振動さ
せる。これにより、エコーの強度に応じた振幅で電圧信
号が発生する。この電圧信号を受信系では、まずプリア
ンプで増幅し、受信遅延回路で適当な遅延時間を与えか
ら加算することにより、指向性を持ったエコー信号を得
る。このエコー信号は、検波され、対数増幅された後、
ディジタル信号としてディジタルスキャンコンバータ
（ＤＳＣ）４に供給される。
【００１０】ディジタルスキャンコンバータ４では、エ
コー信号は、３０Ｈｚ／ｓｅｃのインタレースのテレビ
方式に走査変換され、組織断面画像（Ｂモード画像）を
表す一次元のデータ列として出力される。このデータ列
に従って、モニタ８ではＢモード画像を濃淡で表示す
る。
コー信号は、３０Ｈｚ／ｓｅｃのインタレースのテレビ
方式に走査変換され、組織断面画像（Ｂモード画像）を
表す一次元のデータ列として出力される。このデータ列
に従って、モニタ８ではＢモード画像を濃淡で表示す
る。
【００１１】また、ディジタルスキャンコンバータ４か
ら出力されるデータ列に対してゲート回路５で任意のタ
イミング及び任意の時間幅でレンジゲートをかけて、任
意の位置及び大きさのサンプルボリューム内のデータだ
けを抽出し、これを速度演算処理部６に供給する。ゲー
ト回路５で抽出されたサンプルボリューム内のデータ、
つまりエコー信号の強度に基づいて、速度演算処理部６
で、当該サンプルボリュームにおける流体（血流）の絶
対速度を、比較的高精度で推定する。
ら出力されるデータ列に対してゲート回路５で任意のタ
イミング及び任意の時間幅でレンジゲートをかけて、任
意の位置及び大きさのサンプルボリューム内のデータだ
けを抽出し、これを速度演算処理部６に供給する。ゲー
ト回路５で抽出されたサンプルボリューム内のデータ、
つまりエコー信号の強度に基づいて、速度演算処理部６
で、当該サンプルボリュームにおける流体（血流）の絶
対速度を、比較的高精度で推定する。
【００１２】ここで推定された血流の絶対速度は、画像
合成部７を介してＢモード画像と同一画面に、数値とし
て、また時間変化を表すグラフとして、さらにＢモード
画像のサンプルボリュームの位置にそのスカラー量に従
って適当な色相で重ねて表示される。
合成部７を介してＢモード画像と同一画面に、数値とし
て、また時間変化を表すグラフとして、さらにＢモード
画像のサンプルボリュームの位置にそのスカラー量に従
って適当な色相で重ねて表示される。
【００１３】以下にこの絶対速度の推定方法について詳
細に説明する。まず、血流に混入する造影剤の存在量と
エコー信号の強度との関係、そして超音波の照射による
造影剤の挙動について説明する。
細に説明する。まず、血流に混入する造影剤の存在量と
エコー信号の強度との関係、そして超音波の照射による
造影剤の挙動について説明する。
【００１４】この血流の絶対速度を推定するためには、
造影剤（微小気泡）を単位時間当たり一定の量で、被検
体の血管にある程度の時間継続的に注入される。そし
て、この造影剤が混入している血流に対して、超音波の
送受信を繰り返すのであるが、ここで、周知の通り、血
流それ自体（主に血球）での反射強度は、組織の反射強
度に対して、１０-2のオーダ、ましてや造影剤の反射強
度に対しては、さらにその数分の１のオーダしか無く、
従って、造影剤が混入している血流部分からのエコー信
号の強度は、その照射時の造影剤の存在量を比較的正確
に反映していると考えられる。この造影剤の存在量と、
エコー信号の強度との相関は、図２に示すような関係を
もって表すことができる。
造影剤（微小気泡）を単位時間当たり一定の量で、被検
体の血管にある程度の時間継続的に注入される。そし
て、この造影剤が混入している血流に対して、超音波の
送受信を繰り返すのであるが、ここで、周知の通り、血
流それ自体（主に血球）での反射強度は、組織の反射強
度に対して、１０-2のオーダ、ましてや造影剤の反射強
度に対しては、さらにその数分の１のオーダしか無く、
従って、造影剤が混入している血流部分からのエコー信
号の強度は、その照射時の造影剤の存在量を比較的正確
に反映していると考えられる。この造影剤の存在量と、
エコー信号の強度との相関は、図２に示すような関係を
もって表すことができる。
【００１５】図３には、連続する２回の超音波照射によ
る造影剤の挙動を模式的に示しており、超音波の照射に
より、その直前にサンプルボリューム内に存在していた
造影剤の殆どが崩壊して、その造影効果を失い（図３
（ａ），（ｂ））、そして次の照射までの期間に、新た
に造影剤がサンプルボリュームに流入し（図３
（ｃ））、今回の照射により、新たに流入してきた造影
剤の殆どが崩壊する（図３（ｄ））。
る造影剤の挙動を模式的に示しており、超音波の照射に
より、その直前にサンプルボリューム内に存在していた
造影剤の殆どが崩壊して、その造影効果を失い（図３
（ａ），（ｂ））、そして次の照射までの期間に、新た
に造影剤がサンプルボリュームに流入し（図３
（ｃ））、今回の照射により、新たに流入してきた造影
剤の殆どが崩壊する（図３（ｄ））。
【００１６】図４には、このような超音波の照射の繰り
返しによる造影剤の存在量の時間変化を示している。な
お、図４において、Δｔは、サンプルボリュームが存在
する同一の超音波走査線に対して超音波を繰り返し照射
する繰り返し周期（１／ＰＲＦ）を表している。
返しによる造影剤の存在量の時間変化を示している。な
お、図４において、Δｔは、サンプルボリュームが存在
する同一の超音波走査線に対して超音波を繰り返し照射
する繰り返し周期（１／ＰＲＦ）を表している。
【００１７】以上のように、エコー信号の強度は造影剤
の存在量を反映しており、また、前回の照射で殆どの造
影剤が崩壊するので、今回の照射により得られるエコー
信号の強度は、前回の照射から今回の照射直前までのΔ
ｔの時間のうちに、サンプルボリュームに新たに流入す
る造影剤の流入量を反映していることになる。
の存在量を反映しており、また、前回の照射で殆どの造
影剤が崩壊するので、今回の照射により得られるエコー
信号の強度は、前回の照射から今回の照射直前までのΔ
ｔの時間のうちに、サンプルボリュームに新たに流入す
る造影剤の流入量を反映していることになる。
【００１８】このようにエコー信号の強度から推定でき
る造影剤の流入量は、血流の絶対速度と、サンプルボリ
ュームの断面積と、流入時間Δｔとに対して主に依存し
て決まる。このうち、サンプルボリュームの断面積と、
流入時間Δｔとは既知であるので、上述のように流入量
が分かれば、血流の絶対速度を推定することができるの
である。
る造影剤の流入量は、血流の絶対速度と、サンプルボリ
ュームの断面積と、流入時間Δｔとに対して主に依存し
て決まる。このうち、サンプルボリュームの断面積と、
流入時間Δｔとは既知であるので、上述のように流入量
が分かれば、血流の絶対速度を推定することができるの
である。
【００１９】なお、エコー信号の強度から造影剤の存在
量（流入量）を計算し、この流入量とサンプルボリュー
ムの断面積と流入時間Δｔとから血流の絶対速度を計算
するようにしてもよいが、実際には、エコー信号の強度
と血流の絶対速度との関係（図５参照）を、予め計算し
ておき、又はファントム等を使って実測しておき、この
関係を例えばＲＯＭ化して、リアルタイム処理を可能に
することが好ましいと言える。
量（流入量）を計算し、この流入量とサンプルボリュー
ムの断面積と流入時間Δｔとから血流の絶対速度を計算
するようにしてもよいが、実際には、エコー信号の強度
と血流の絶対速度との関係（図５参照）を、予め計算し
ておき、又はファントム等を使って実測しておき、この
関係を例えばＲＯＭ化して、リアルタイム処理を可能に
することが好ましいと言える。
【００２０】このように本実施形態によると、超音波の
照射によって造影剤が崩壊するといった造影剤の性質を
巧みに利用して、エコー信号の強度から角度依存性のな
い血流の絶対速度を、推定することができる。しかも、
これは、繰り返し周期（１／ＰＲＦ）ごとに得られるの
で、血流の絶対速度の経時的な変化も観察することがで
きる。なお、この血流の絶対速度は理論的には画素ごと
に推定可能であるが、ＳＮ比を考慮すると、実用的に
は、上述したように、サンプルボリューム内に含まれる
複数の画素のデータの総和や平均値を使って、推定する
ことが好ましいと言える。
照射によって造影剤が崩壊するといった造影剤の性質を
巧みに利用して、エコー信号の強度から角度依存性のな
い血流の絶対速度を、推定することができる。しかも、
これは、繰り返し周期（１／ＰＲＦ）ごとに得られるの
で、血流の絶対速度の経時的な変化も観察することがで
きる。なお、この血流の絶対速度は理論的には画素ごと
に推定可能であるが、ＳＮ比を考慮すると、実用的に
は、上述したように、サンプルボリューム内に含まれる
複数の画素のデータの総和や平均値を使って、推定する
ことが好ましいと言える。
【００２１】本発明は、上述した実施形態に限定される
ことなく、種々変形して実施可能である。例えば、断面
内に複数のサンプルボリュームを設定し、絶対速度の空
間分布を生成するようにしてもよい。さらに、造影剤の
特徴である非線形現象を利用し、エコー信号に含まれる
造影剤反射特有の高調波成分だけを抽出し、この高調波
成分の強度に基づいて絶対速度をより高精度で推定する
ようにしてもよい。
ことなく、種々変形して実施可能である。例えば、断面
内に複数のサンプルボリュームを設定し、絶対速度の空
間分布を生成するようにしてもよい。さらに、造影剤の
特徴である非線形現象を利用し、エコー信号に含まれる
造影剤反射特有の高調波成分だけを抽出し、この高調波
成分の強度に基づいて絶対速度をより高精度で推定する
ようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によると、血流等の運動流体の絶
対速度を比較的高精度で計測することができる。
対速度を比較的高精度で計測することができる。
【図１】本発明の一実施形態による超音波診断装置の構
成図。
成図。
【図２】エコー信号の強度と造影剤の存在量との相関
図。
図。
【図３】前回の照射から今回の照射によるサンプルボリ
ューム内での造影剤の挙動を示す図。
ューム内での造影剤の挙動を示す図。
【図４】超音波を一定周期Δｔで繰り返し照射したとき
のサンプルボリューム内の造影剤の存在量の経時的変動
を示す図。
のサンプルボリューム内の造影剤の存在量の経時的変動
を示す図。
【図５】超音波の照射周期Δｔのうちにサンプルボリュ
ーム内に新たに流入してくる造影剤の流入量と血流速度
との相関図。
ーム内に新たに流入してくる造影剤の流入量と血流速度
との相関図。
１…超音波プローブ、 ２…レートパルス発生器、 ３…送受信回路、 ４…ディジタルスキャンコンバータ、 ５…ゲート回路、 ６…速度演算処理部、 ７…画像合成部、 ８…モニタ。
Claims (6)
- 【請求項１】 造影剤を注入された被検体内の流体に対
して超音波を繰り返し照射し、エコー信号を受信する手
段と、 少なくとも２回の超音波照射による同一の微小領域のエ
コー信号の強度に基づいて、前記微小領域における前記
流体の速度を推定する手段とを具備することを特徴とす
る超音波診断装置。 - 【請求項２】 前記推定手段は、前記エコー信号の強度
を前記微小領域で平均化する手段を有することを特徴と
する請求項１記載の超音波診断装置。 - 【請求項３】 前記推定手段は、前記エコー信号から、
前記造影剤のエコー成分を主成分としている高調波成分
を抽出する手段を有する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】 前記推定手段は、前記流体の速度を前記
被検体の断面内の複数の微小領域に関して個々に推定す
る手段を有する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５】 前記推定手段は、前記エコー信号の強度
に従って与えられた輝度に基づいて前記流体の速度を推
定する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６】 前記推定された流体の速度を数値表示す
る手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の
超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26175597A JP4060412B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26175597A JP4060412B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1199154A true JPH1199154A (ja) | 1999-04-13 |
| JP4060412B2 JP4060412B2 (ja) | 2008-03-12 |
Family
ID=17366262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26175597A Expired - Fee Related JP4060412B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4060412B2 (ja) |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP26175597A patent/JP4060412B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4060412B2 (ja) | 2008-03-12 |
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