JPS61288846A

JPS61288846A - 超音波診断装置における血流動態表示方法

Info

Publication number: JPS61288846A
Application number: JP13116985A
Authority: JP
Inventors: 田中　五美
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-12-19

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、超音波診断装置を適用して超音波パルスを生
体内に放射し、生体内で反射された超音波エコーが受け
るドプラー効果を利用して生体内の血流分布を画像表示
する血流動態表示方法に関する。

（ロ）従来技術とその問題点従来、心臓内部の血流動態を診断する場合に、超音波パ
ルスドプラー法が広く適用されている。

この超音波パルスドプラー法は、超音波ビームを生体内
にパルス放射すると、超音波ビームガ生体の血管内を流
れる血球により反射される。この場合、反射された超音
波エコーの周波数は、ドプラー効果によって血流速に対
応した変化を生じるので、これを利用して血流分布を測
定するものである。

このパルスドプラー法を適用して血流の分布を画像表示
する場合には、まず、生体情報たとえば、心電計で得ら
れるＥＣＧ信号のＲ波の一周期内の所定心位相ごとに生
体内に超音波パルスを所定時間間隔で放射し、前記生体
から反射される超音波エコーに基づくエコー信号から断
層データを採取（゛。

するとともに、該エコー信号を位相検波することでドプ
ラー信号を抽出し、抽出したドプラー信号を高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ）してそのパワースペクトラムを算出し
、さらに、このパワースペクトラムから生体内の各部位
ごとに平均血流速を算出する。そして、この算出結果を
、たとえば、放射される超音波ビームに対して血゛流が
近付いてくる場合には赤の色信号、遠ざかる場合には青
の色信号とし、しかも、平均血流速の大きさに応じた輝
度変調をかけることにより、先に採取した断層データに
基づく断層像の上に重ねて表示する。したがって、画像
表示された血流分布を観察することによって血流動態を
把握することができる。

ところが、平均血流速の演算過程においては、高速フー
リエ変換の際にエイリアジングが生じたり、あるいは、
心筋からのエコーが混入している場合があるので、算出
された平均血流速の結果が実際の値と異なり、誤った表
示がなされる。ことがある。このため、従来では、画像
表示された血流分布は定性的な評価をするために利用さ
れるに止どまり、心臓の血液逆流の程度から重症度を判
断するなどの定量的な評価を行なうまでには至っていな
い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ−
て、血液逆流の異常程度などを正確にｉ示できるように
して、心臓の弁異常の重症度の判断などの定量的な評価
を可能にすることを目的とする。

（ハ）問題点を解決するための手段本発明は、上記の目的を達成するために、生体情報の一
周期内の所定位相ごとに生体内に超音波パルスを所定時
間間隔で放射し、前記生体から反射される超音波エコー
に基づくエコー信号から断層データを採取するとともに
、生体内の所定の各測定深度において得られたエコー信
号からドプラー信号を抽出し、抽出したドプラー信号を
フーリエ変換してパワースペクトラムを算出し、算出し
たパワースペクトラムに基づいて生体内の血流情報を前
記断層データに重ねてＣＲＴ等の表示器に表示す゛る方
法であって、ある一つの位相の下での各測定深度に対応
して得られたパワースペクトラムの各々について、各パ
ワースペクトラムの周波数を複数の区間に分割し、分割
した各区間ごとに該区間内に含まれるパワー値を積算し
、積算した各パワー値を周波数を走査して各区間ごとに
順次読み出し、読み出した各パワー値を前記表示器に輝
度情報として出力し、一つの心位相についての血流速の
位置的分布を時系列的に表示するようにしている。

（ニ）実施例以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明の方法を適用するための超音波診断装
置のブロック図である。同図において、ｌは超音波診断
装置全体を示し、２は生体に対して超音波ビームをセク
タ走査して生体内から得られる超音波エコー信号を出力
するトランスジューサ、４は生体の心臓の拍動に同期し
たＥＣＧ信、号を取り出す心電計−６は心電計４から出
力されるＥＣＧ信号のたとえばＲ波に同期して所定の時
間間隔でもってトランスジューサ２を駆動する駆動パル
スを出力するとともにトランスジューサ２から出力され
るエコー信号を増幅検波する超音波送受波回路である。

また、８は超音波送受波回路６からのエコー信号を画像
データとしてデジタル化するＡ／Ｄ変換器、ＩＯは超音
波送受波回路２から出力されたエコー信号を位相検波し
てドプラー信号を抽出するドプラー信号抽出回路、１２
はドプラー信号抽出回路ｌＯで抽出されたドプラー信号
をデジタル化するＡ／Ｄ変換器、１４はＡ／Ｄ変換器１
２でデジタル化されたドプラー信号を一時的に記憶する
バッファメモリ、１６はバッファメモリ１４から読み出
されたドプラー信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ回路
、１８はＦＦＴ回路１６で高速フーリエ変換されたドツ
プラー信号に基づいてパワースペクトラムを求めるパワ
ースペクトラム計算回路である。２０はパワースペクト
ラム計算回路夏８のパワースペクトラムのデータと画像
データとを記憶するデータメモリ、２２はデータメモリ
２０から読み出されたパワースペクトラムのデータに基
づいて各位相における血流速の状態を示すマツプを作成
するマツプ作成回路、２４はマツプ作成回路２２で作成
された血流速のデータと画像データとを画像表示信号に
変換する表示回路、２６は表示回路２４からの出力を表
示するＣＲＴの表示器である。

上記構成の超音波診断装置Ｉを適用して、たとえば、心
臓内部などの血流分布の表示するには、次のように行う
。

まず、第３図に示すように、心電計４から一心拍ごとに
出力されるＲ＄１の期間Ｔ。、Ｔ１、・・・の内、最初
の１期間工。は断層像を得るために割り当てられる。す
なわち、心電計４からのＲ波が超音波送受波回路６に与
えられると、超音波送受波回路６は、駆動パルストをト
ランスジューサ２に出力して該トランスジューサ２を励
振し、第２図に示すように、超音波ビームをセクタ走査
する。生体内から反射された超音波エコーがトランスジ
ューサ２で受波されると、該トランスジューサ２からは
これに対応したエコー信号が出力されるので、このエコ
ー信号を超音波送受波回路６で増幅検波する。そして、
増幅検波したエコー信号をＡ／Ｄ変換８で断層像表示用
の画像データとしてデジタル化し、これをデータメモリ
２０に記憶させる。

上記の場合、駆動パルスを２００　ｐ　５ｅｃ（５ｋＨ
ｚ）周期で出力して１２８本の超音波ビームからなる断
層像を得るものとすれば、断層像ｌフレーム形成に要す
る時間は２５．６ｍ５ｅｃとなる。したがって、Ｒ波の
各期間Ｔ。％Ｔ’＋、Ｔ、・・・を約１秒とすれば、フ
レームレートとは３０〜４０７ｓｅｃに設定できる。本
例ではフレームレートを３９／ｓｅＣに設定する。する
と、データメモリ２０に記憶された画像データを表示回
路２４を介して表示器２６に出力した場合−には、心臓
の拡張期から収縮期までの３９枚の位相の断層像を選択
して画像表示することができる。　　　　　　　　“こ
れに引き続くＲ波の各期間Ｔ１、Ｔ、、・・・は、血流
データを得るために割り当てられる。たとえば、一つの
Ｒ波期間Ｔ１について着目すると、該期間Ｔ、内では超
音波ビームの放射角を０１に固定する。しかも、この期
間ＴＩを前記断層像の位相に対応して３９までの位相区
間に分割し、分割′した各位相区間り３、ｔ７、・・・
ｔ＋ａについて、超音波パルスを２００μｓｅｃごとに
１２８回放射する。よって、各位相区間ｔ１、ｔ２、・
・・ｔ３．、は２５．６ｍ５ｅｃとなる。したがって、
この条件の下では、一つのＲ波期間Ｔ１について、超音
波ビームの放射角が０１に設定された状態で３９種類の
位相の異なる血流速データが採取される。ただし、Ｔ　
Ｉ、　Ｔ　ｔ・・・の中で、Ｔｏよりも短い周期のもの
があれば、全体の位相期間の数はそれに合わせる。

このように、ＥＣＧ信号のＲ波に同期した各期１ステッ
プずつθ８、θ３、・・・と変化させながら、各位相ご
との血流速の画像を得るに必要な回数（約３０回、）ま
で繰り返しデータを採取していく。

次に、上記の条件の下において採取される血流速データ
の処理について説明する。

たとえば、一つのＲ波期間Ｔ１内の一つの位相区間ｔ、
に着目すると、上述のように該位相区間ｔＩでは２００
μｓｅｃ周期で１２８回超音波ビームが放射され、各放
射ごとに生体内の各深度位置から超音波が反射される。

トランスジューサ２が超音波エコーを受波すると、該ト
ランスジューサ２からは、受波した超音波エコーに対応
するエコー信号が出力される。したがって、出力された
エコー信号を超音波送受波回路６を介してドプラー信号
抽出回路１０に送出する。次いで、ドプラー信号抽出回
路１０でエコー信号を位相検波してドプラー信号を抽出
する。抽出されたドプラー信号は、Ａ／Ｄ変換器１２に
送出される。Ａ／Ｄ変換器１２ては、超音波ビームが反
射された”各測定深度につつ、採取したドプラー信号を
順次デジタル化する。そして、デジタル化したドプラー
信号を次段のバッファメモリＩ４に記憶する。したがっ
て、バッファメモリ１４には、第４図に示すように、超
音波ビームの放射角がθ、で、位相がｊ＋の状態におけ
る超音波ビームの深さ方向（図中符号Ｘ方向）６４点の
分解能を有する１２８個のドプラーデータが記憶される
ことになる。

バッファメモリ１４に上記位相区間ｔ１におけるドプラ
ーデータが記憶されると、次に、各測定深度ごとに、す
なわち第４図のＹ方向に、１２８点のドプラーデータを
順次読み出し、Ｆ’ＦＴ回路Ｉ６に送出する。そして、
１２８点のドプラーデータについてＦＦＴ回路１６で高
速フーリエ変換を行なう。そして、高速フーリエ変換し
たデータは逐次パワースペクトラム計算回路１８に送出
し、第５図に示すように、横軸を周波数、縦軸をパワー
とするパワースペクトラムを算出する。そして、パワー
スペクトラムの算出結果は、次段のデータメモリ２０に
記憶される。これが、超音波ビームの深さ方向に６４回
繰り返される。

引き続く位相区間ｔ９、ｔ３・・・についても、上記と
同様にパワースペクトラムを算出し、算出したパワース
ペクトラムのデータを順次データメモリ２０に記憶する
。このようにして、パワースペクトラムの演算を各Ｒ−
Ｒ期間Ｔ　Ｉ、　Ｔ　＊、・・・の各心拍位相区間ｔ、
〜ｔ５．ついて行ない、これらの結果をデータメモリ２
０に総て記憶する。

上記の説明から明らかなように、１２８点のドプラーデ
ータを高速フーリエ変換して得られる一つのパワースペ
クトラムは、ある一つの心拍位相において一定角度で超
音波ビームを放射した場合の、一つの測定深度位置に対
応している。

そこで、一つの位相を設定し、設定した位相におけるパ
ワースペクトラムのデータをデータメモリ２０から順次
読み出し、読み出したパワースペクトラムのデータをマ
ツプ作成回路２２に送出する。そして、マツプ作成回路
２２において、読み出した位相のパワースペクトラムの
データに基づいて次の処理を行なう。

たとえば、設定した一つの位相において、超音波ビーム
のある放射角および測定深度位置（第２図のａ点、ｂ点
）において得られたパワースペクトラムが、第５図（ａ
）、（ｂ）にそれぞれ示すものであったとする。このパ
ワースペクトラムについて、その周波数を複数の区間（
本例では１２８区間）に分割する。そして、分割した各
区間ごとにｉ＝１．２、・・・というように１２８まで
番号を付け、各番号に対応した各区間内に含まれるパワ
ー値を積算する。これにより、横軸を番号ｉとした一種
のヒストグラムが作成されることになる。したがって、
得られたヒストグラムは、パワースペクトラムの分布パ
ターンをそのまま反映している。上記の処理を、設定し
た一つの位相における超音波ビームの全放射角、全測定
深度について行なう。そして、これらの結果を再びデー
タメモリ２０に記憶する。

次に、分割した一つの区間の番号ｉを設定する。

たとえば、番号をｉ＝１に設定すると、設定した番号ｉ
＝１におけるパーワ値をデータメモリ２０回路２４を介
して表示器２６に輝度信号として出力し、断８層像の対
応する位置に重ねて表示する。

するとへ表示器２６の画面上には、第６図（ａ）に示す
ように、一つの位相において、番号ｉ＝１に対応する周
波数についてのパーワ値の等しい部分を互いに連結した
等高線が表示される。つまり−一番号ｉに対応する周波
数は同時に血流速にも対応しているので、ある一つの血
流速を満足する診断部位の位置が断層像上に表示される
ことになる。

このようにして、番号ｉをｉ＝１，２．３・・・という
ように順次設定し、各番号ｉごとに積算して得られた各
パワー値を涜み出す。これは、低周波側（−ｆ）から高
周波側（＋ｆ）に周波数を走査しながら各区間に含まれ
るパーワ値を読み出すことを意味する。そして、読み出
した積算パーワ値を順次表示器２６に表示する。すると
、第６図に示すように、一つの位相についての血流速の
位置的分布が（ａ）、（ｂ）・・・というように時系列
的に表示される二　　″とになる。すなわち、この表示
画像は、診断部位小々　Ｉん唱鴫爪面　太：ホ１−古泣
台斗す→−１１−小プ　血　ｈ平均血流速の演算のよう
に、心筋からのエコーの影響を受けない。したがって、
この画像を観察すれば、血流が逆流しているときには、
その逆流の分布程度を容易に知ることができる。

なお、断層像はグレイレベルで表示し、血流データは高
周波側（＋ｆ）を青色で、低周波側（−ｆ）を赤色でそ
れぞれ表示すれば、血流速の状態の観察が一層容易とな
る。また、周波数を本例のように、低周波側から高周波
側に連続して走査すれば、エイリアジングが分かり易い
。さらに、周波数が０すなわち直流成分を中心として、
低周波側と高周波とに別けてそれぞれ表示すれば、血流
速の位置的変化が分かり易くなる。

（へ）効果以上のように本発明によれば、心筋等の影響を受けるこ
となく血液逆流の異常程度などを正確に表示できるので
、従来の定性的な評価に止どまらず心臓の弁異常の重症
度の判断などの定量的な評価が可能となる等の優れた効
果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
方法を適用するための超音波診断装置のブロック図、第
２図はセクタ走査の説明図、第３図は血流速測定時の操
作手順の説明図、第４図はバッファメモリの記憶内容を
示す説明図、第５図はパワースペクトラムの処理方法を
示す説明図、第６図は表示画像を時系列的に現わした説
明図である。ｌ・・・超音波診断装置、２・・・トランスジューサ、
４・・・心電計、１８・・・パワースペクトラム計算回
路、２０・・・データメモリ、２２・・・マツプ作成回
路、２６・・・表示器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生体情報の一周期内の所定位相ごとに生体内に超
音波パルスを所定時間間隔で放射し、前記生体から反射
される超音波エコーに基づくエコー信号から断層データ
を採取するとともに、生体内の所定の各測定深度におい
て得られたエコー信号からドプラー信号を抽出し、抽出
したドプラー信号をフーリエ変換してパワースペクトラ
ムを算出し、算出したパワースペクトラムに基づいて生
体内の血流情報を前記断層データに重ねてＣＲＴ等の表
示器に表示する方法であって、ある一つの位相の下での
各測定深度に対応して得られたパワースペクトラムの各
々について、各パワースペクトラムの周波数を複数の区
間に分割し、分割した各区間ごとに該区間内に含まれる
パワー値を積算し、積算した各パワー値を周波数を走査
して各区間ごとに順次読み出し、読み出した各パワー値
を前記表示器に輝度情報として出力し、一つの心位相に
ついての血流速の位置的分布を時系列的に表示すること
を特徴とする超音波診断装置における血流動態表示方法
。