JPS6066732A - 超音波パルスドプラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は繰９返し超音波ノ臂ルスを送波し、その受信エ
コーの位相変化よシ、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（乱れているか整っているか）、
流れのパターン、速度の絶対仏）などを知ることができ
、これによシ心機能などの検査をすることができる。

ところで、ノ母ルスドプラ法ではＡ／ルスの繰シ返し周
波数ｆｒ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ｉ４
ルス＃！シ返し周波数ｆｒを高くする必要がある。しか
し、ノ母ルス繰シ返し周波数ｆｒ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×ｆｒ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、パルスドック法ではノ９ルスの繰シ返し周波数
！、は操作者が診断の対象部位や最高流速等を考慮して
スイッチ等で適宜に選択できるようになっておＦ）、ｆ
、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Ｔｐであったとし、Ｄｍまでとれる超音波ド
ック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ｆｒを選択したことによシＤ１なる
視野深度となってしまったような時には視野深度Ｄａが
Ｔ、の位置よシ浅いため、速度情報を得ることができな
くなる。また、視野深度をり、よシはるかに深いＤｍに
なるようにｆｒを選択すると正しく解析できる速度の上
限が小さくなってしまい、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ｆ１
横軸に時間ｔをとっ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、／　
、　ｂｌ　、　ｃ／のように別の位置に表示されると言
ったおシ返９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
度よシ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であるわけではな
いので、その位置の同定が行いにくい。そのため、最適
表状態でのパルスドプラ検査結果を得るには操作者はｆ
ｒ金たびたび切換える必要があシ、わずられしかった。

〔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Ａ？
ルスドドッ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ノ４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シ得る超
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
音波ノＩルスドッ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足してその位置に対
応した被５− 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ｐ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グ
２装置において、超音波ノ４ルスドプ２検査位置を設定
する手段と、この設定手段の出力信号よシ超音波ノｆル
ス送波位置カら超音波パルスドプラ検査位置までの距離
に応じたとシ得る最大の／４’ルス繰シ返し周波数でパ
ルスを発生する手段とを設けて構成し、前記超音波ノ４
ルスドプラ検査位置設定手段によシ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９得
る最高速の繰シ返し周波数となるパルスをノ臂ルス発生
手段よ多発生させるようにして、超音波ノ臂ルスド７°
２検査位置を設定すれば該検査位置を包含する最も浅い
視野深度でのとシ得る最大ｉ’？ルス繰シ返し周波数の
超音波ノ４ルスで超音波パルストシラ検査を行うことが
できるようにし、従って最適なノ々ルスの繰シ返し周波
数を容易に設定６− できて、その検査位置での血流情報をよシ正確に測定で
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〜給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ック図であシ、図中Ｉ
ノは超音波探触子であって例えばセクタ電子スギャン用
のアレイ形探触子である。

Ｊ２はこの超音波探触子Ｊ）に超音波励振用のノ臂ルス
ヲ与、ｔ　ルハルサ、Ｊ３はレートノ臂ルスを発生する
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Ｊ４からの基準信号を
受けて前記レートパルス発生回路Ｊ３はレートパルスを
発生し、またこのレー）　ｉ４ルスによシノクルサ１２
は超音波励振用のノ４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
は前記超音波グローブ１ノ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Ｊ５の出力する参照信
号のうちの一方と前記受信回路ノロ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１
５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、１８
　ａ　ｒ　Ｉ　８　ｂはそれぞれ第１．第２の検波回路
１７　ａ　＊　１７ｂ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、設定信号によシ設定された
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。

１９ｍ、１９ｂは各々のレンジダート回路ＪｇａｅＪ８
ｂ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Ｆ波するバンドパスフィルタ、２０はこの両パ
ントノ量スフィルタ１９ｈｇ１９ｂの出力を受けてこれ
よシ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２ノ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、この出力信号よシ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
動操作によシ所望とする超音波／譬ルスドグラ検査位置
（方向と深さ）を設定するための検出位置決定回路であ
シ、この検出位置決定回路２４よシ出力される設定信号
はレンジダート回路１８　ａ　＊　Ｊ　８　ｂに深さ位
置（レンジダート）を与える信号として、ｉ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
してその深さでとシ得る最高速のレートノ臂ルスを発生
するための設定信号として与えるようになっている。２
５は前記表示回路２３の出力する映像信号を受けて画像
を表示するディスプレイ装置であ、ｊｌｌ、ＰＪ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。

９− 同、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ャン制御を行うための制御系に
対し、超音波・ぐルスドプラ検査を行う方向に超音波・
千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ノク
ルス送波と、超音波・量ルスドプラ検査を行うだめの超
音波パルス送波とを各々１超音波ノ々ルス送波毎に交互
に繰シ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シ、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
だめの超音波パルス送波時では超音波Δ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１０− 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ィスプレイ装置２５の超音波断層像
Ｐノ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っている。

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１ノとして電子スキャン形のものを用い
ているので、超音波探触子１ノに対するパルサＪ２の出
力を超音波走査方向に対応して超音波グローブの各アレ
イに所定の遅延を与えて印加し、励振させ、その励振に
よって送波した超音波ノ４ルスのエコーを各々のアレイ
によシ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
った制御を行うが、ここでは電子スキャン方式自体が要
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よシ出力される基
準信号をレート・臂ルス発生回路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シ決定される。

すなわち、レート・母ルス発生回路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っておシ、レート
パルス発生回路１３は設定信号の示すノｆルスドノラ検
査位置例えばこれがＴｐであったとすると、このＴ、よ
シは深く且つ、ドプラ検査にとっての視野深此の最も浅
い視野深度Ｄｂが選択されるよりなノ臂ルスレートのパ
ルスが得られるように分局比が決定されるようになって
いる。従って、検量位置決定回路２４を操作してパルス
ドプラ検査位［Ｔ　を例えばＴ、／に変化させるとこの
新しい検査位置Ｔｐ′に対応してドプラ検査の視野深度
もＤｃなる位置に変る。

その際、設定した・やルスドプラ検査位置は超音波断層
１．ｌｐＪ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。従って、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）４ルス繰
シ返し周波数ｆｒが設定できる。ここで位置Ｔ、／は連
続的に変化させることができるが、レートノ臂ルスの期
間（次のレートまでの時間；繰シ返し周波数ｆ、）は基
準信号から分局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、Ｊとパルストシラ検査用の
レートノ臂ルスＰ、２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、ノ量ルスドッラ検
査のための超音波ノ母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シ返し
周波数で励振される。

これらのレー）　ノ４ルスはパルサ１２を介して１３− 超音波探触子１１に入力さ〆、これによって超音波探触
子Ｊ１よシ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。この超音波ノ４ルスによるエコーは
超音波探触子Ｊ１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２ノに入力されることになる。

受波回路Ｊ６は対数圧縮なしの増幅のみを行う回路であ
シ、従って受波回路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１７ｍ　、　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
ておシ、各々の検波回路１７＆。

Ｊ７ｂは受波回路Ｊ６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、各々診照信１４− 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シ、２つの
検波出力は互いに９０’位相が異なシ、どちらが進んだ
位相を持つかによシ周波数偏移が正か負かを表わす信号
と々る。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１７ｍ　、　１７ｂの出力信号は次
にレンジゲート回路１８ｍ、Ｊａｂに与えられる。レン
ジダート回路１８ｇ、１８ｂにはそれぞれ検出位置決定
回路２４よシ設定信号が与えられておシ、各々のレン）
ｌ’−）回路１８＊、１８ｂはこれによシ設定信号の示
すパルスドプラ検査位置に相当する位置の信号を取９出
すべくレンジダ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パントノ９
スフイルタ１９　ｍ　＊　１９　ｂ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減分をカットすれば除去
できる。）やレン−）ｒ−トによる高周波が取シ除かれ
る。

そして、パントノ母スフィルタ１９ｍ、１９ｂの出力は
周波数解析器２０に与えられ、両信号よシレンジグート
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によシ映像信号
化され、ディスプレイ装置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ＩＪ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２
３にて映像信号化され、ディスプレイ装置２５に与えら
れてＰｌ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ト
シ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
９得る最高速の株シ返し周波数となるレート７臂ルスを
発生スルレートパルス発生回路よシレートノマルスを得
、超音波／４’ルスドプラ検査用の超音波ノｆルス励振
に用いるようにしたことによシ超音波パルスドプラ検査
位置が常に超音波パルストシラ用の視野深度内の最も深
い位置にあシ、しかも該視野深度でのとり得る最大の繰
シ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
を高精就で検査できるようになシ、また、超音波断層像
の視野深度と１４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シ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ノ９ルスドグラ検
査位置の同定を容易に行うことができしかも、わずられ
しい操作は一切不要となる。

同、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１ハ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１
７− 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、よシ速い血流（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；ｆｒ　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　ｆｒ）の整数倍の位置に相当する視野限界九が超音
波ノ９ルスドグラ検査位＆Ｔ、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全送波してそのエコ
ー信号を検出し、これよシ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ｔを指定してその位置に対応した被検査位
置に超音波・ｆルスを送波し、該位置からのエコーを抽
出してとれよシトグ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グラ装
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１８− 出力信号よシ超音波パルス送波位置から超音波ノｆルス
ドプラ検査位置までの距離に応じたとシ得る最大のパル
ス繰シ返し周波数でｉ４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
り超音波ノ４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シ得る最高速の繰シ返し周波数とな
るパルスをｔ４４ルス生手段よ多発生させるようにした
ので、超音波Ａ？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シ倚る最大パ
ルス繰シ返し周波数の超音波ノ々ルスで超音波ノ母ルス
ドッラ検査を行うことができるようになシ、従って液適
なノ４ルスの繰シ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シ正確に測定できるようにな
シ、また、超音波断層像の視野深度とは別に超音波パル
ストシラ検査の視野深度が設定されるので、該超音波／
４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１９− レイ装置。

されておシ、従っ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トグ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シ換えについて説明するための
図、第２図はおシ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ック、図、第４図
はとの芙施例における超音波断層像を得るための超音波
ノ４ルスと超音波パルスドプラ横置のだめの超音波ノｆ
ルスの出力状況を示す図、第５図は本発明の詳細な説明
するための図である。 ＩＪ・・・超音波探触子、Ｊ２・・・ノ母ルサ、１３・
・・レートパルス発生回路、１４・・・基準信号発振器
、１５・・・移相回路、１６．２１・・・受波回路、１
７＆。 Ｊ　７　ｂ　、　２２　・・・検波回路、１８＊、１ｌ
ｌｂ・・・し’シｌ’　）　回路、１９　ａ　＊　１９
　ｂ・・・バンドパスフィルタ、２０・・・周波数解析
器、２３・・・表示回路、２４・・・検出位置決定回路
、２５・・・ディスノ２０− 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦２１−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を送波してそのエコー信号を検出し、これ
   よシ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ノｆルスを
   送波して該位置からのエコーを抽出しとれよシドノラ効
   果による超音波ノ９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グラ装置において、超音波パ
   ルストグラ検査位置を設定する手段と、この設定手段の
   出力信号よシ超音波パルス送波位置から超音波パルスト
   シラ検査位置までの距離に応じたとシ得る最大のノ４ル
   ス繰シ返し周波数でノｆルスを発生する手段とを設け、
   超音波ノ４ルスドプラ検査用の超音波ノ４ルスを前記ノ
   ｆ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ノ４ルスドノラ装置。
2. （２）超音波断層像を得る超音波の送波周期と超音波ノ
   ４ルスドノ２検査のための超音波ノ９ルス繰シ返し周波
   数はそれぞれ独立に設定できるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の超音波ノ臂ルスドノラ
   装置。