JPS6129734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超音波断層法により断層像を得る
と同時に超音波ドツプラ法により生体内血流速を
測定する超音波血流測定装置に用いられる超音波
探触子に関する。

超音波ドツプラ効果を用いて生体内の血流速を
測定する方法は、以前よりよく知られている。特
に超音波パルスドツプラ法を用いれば生体内の一
定部位における血流速測定が可能であるが、ドツ
プラ法のみでは測定部位がどこであるかを確認す
ることができない。そこで、超音波断層法と超音
波パルスドツプラ法を組合わせて、生体内で測定
しようとする部位を断層像で確認した上で血流速
測定を行なう方法が提案されている。

第１図は、このような方法による血流測定に用
いられる超音波探触子の一例を示したもので、断
層像用振動子１とドツプラ用振動子２とをアーム
３で結合している。しかしながら、このようなも
のでは実際の使用に際し、各振動子１，２を保持
して位置決めを行なうのに両手を必要とするた
め、取扱いが煩雑であり、また両振動子１，２の
位置関係が測定中に狂い易い欠点があつた。

特に、ドツプラ用振動子２に関しては、血流に
よるドツプラ効果を良好に生じさせるためには、
この振動子２によるドツプラ用超音波ビームを血
流に対して鋭角をなすようにその傾斜を保つこと
が重要であるが、第１図の構成ではこれが困難で
あり、正確な血流測定を行なえない原因となつて
いる。

この発明の目的は、断層像と血流による超音波
ドツプラ信号を同時に検出することができ、取扱
いが容易で、安定、正確な血流測定を行なうこと
ができる血流測定用超音波探触子を提供するにあ
る。

以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。第２図はこの発明の一実施例に係る超音波探
触子の構成を示す図で、ケース１０の前面に断層
像用アレイ振動子１１とドツプラ用振動子１２が
配置されている。断層像用アレイ振動子１１は生
体内の断層像を得るためのもので、多数の細長い
板状の振動子エレメントを一列に配列したもので
ある。一方、ドツプラ用振動子１２は生体内の上
記断層像の断層面内の血流による超音波ドツプラ
信号を抽出するためのもので、１個（ないし少
数）の板状振動子からなる。

ここで、断層像用アレイ振動子１１とドツプラ
用振動子１２は、図示のように断層像用アレイ振
動子１１の超音波送受波面（振動子エレメント配
列面）１１′と、ドツプラ用振動子１２の超音波
送受波面１２′に対し直角な方向とのなす角度θ
が鋭角、例えばθ＝45゜となるような位置関係で
ケース１０に固定されている。

なお、１３は断層像用アレイ振動子１１および
ドツプラ用振動子１２の背面に設けられた超音波
吸収体、１４は支持体、１５は各振動子に接続さ
れたケーブルであり、ケーブル１５はケース１０
の外部に導き出されている。各振動子１１，１２
は装置本体からケーブル１５を通して送られてき
たパルス電圧が印加されることにより超音波を発
生し、生体内に向けて送波する。一方、生体内で
反射された超音波は各振動子１１，１２により受
波され電気信号として取出され、ケーブル１５を
通して装置本体に送られて処理されることによ
り、断層像の表示や血流による超音波ドツプラ信
号の抽出が行なわれる。断層像用アレイ振動子１
１は、例えば最初図の右端から８本が同時に選択
されて超音波の送受波を行ない、次に左側に１本
ずれた８本が選択されるといつた具合に順次８本
づつ選択され、左端までくるとまた右端から選択
される。このような動作が繰返されることによ
り、振動子１１からの超音波ビームは振動子エレ
メントの間隔と同じ間隔で右から左に高速走査さ
れ、実時間で断層像を得ることができる。

上記構成の超音波探触子を用いれば、断層像用
アレイ振動子１１をドツプラ用振動子１２が一体
に設けられているため、片手で操作でき取扱いが
容易であるのみならず、両振動子１１，１２が前
述の如き位置関係に固定配置されているため、ド
ツプラ用振動子１２によつて血流による超音波ド
ツプラ信号を確実に抽出することができる。

すなわち、この超音波探触子を実際に使用する
に際しては、振動子１１，１２の超音波送受波面
１１′，１２′を体表に密着させるが、そのとき血
管は体表とほぼ平行であることから、ドツプラ用
振動子１２より長い寸法を持つアレイ振動子１１
の超音波送受波面１１′と血流方向とがほぼ平行
となる。このため、ドツプラ用振動子１２の超音
波送受波面１２′と直角な方向、つまりドツプラ
用超音波ビームの方向は、必然的に血流方向に対
してなす角度がθにほぼ等しくなり鋭角となる。
従つて、ドツプラ用振動子１２が受波したドツプ
ラ用超音波ビームは血流によるドツプラ効果、つ
まりドツプラ周波数偏移を良好に生じ、超音波ド
ツプラ信号の抽出が容易となる。

しかも、断層像用アレイ振動子１１とドツプラ
用振動子１２とはケース１０を介して一体の構造
となつているため、その位置関係は一定に保たれ
る。これらのことから、この発明によれば安定、
正確な血流測定を行なうことができる。

次に、第３図を参照して上記超音波探触子を用
いた血流測定装置について説明する。第３図にお
いて、水晶発振器３０は基準発振器であり、例え
ば10MHzのクロツクパルスを発生している。こ
の発振器３０の出力側に設けられた可変分周回路
３１は、分周比が１、１／２、……１／５の如く
切換えられるようになつており、例えば5MHzの
ドツプラ用振動子を使用するときは分周比１／２
に設定される。この可変分周回路３１の出力
（5MHz）の一部は第２の１／Ｎ分周回路３２
へ、他の一部はミキサ４１に入力される。１／Ｎ
分周回路３２はレート周波数を決定するもので、
例えばＮ＝1000であり、その出力（5kHz）は走
査回路３４およびフリツプフロツプ３３に入力さ
れ、フリツプフロツプ３３のＱ出力は走査回路３
４と断層像を得るためのリニア電子走査回路３５
に、出力はドツプラ信号を得るためのバースト
発生器３９にそれぞれ入力される。走査回路３４
の出力は、リニア電子走査回路３５およびCRT
４７の水平、垂直軸端子に入力され、リニア電子
走査回路３５内の超音波ビームを走査させるため
の電子スイツチの切換制御を行なうと同時に、そ
のビームに対応した方向にCRT４７上の走査線
を掃引する。走査回路３４は、またドツプラ用超
音波ビームの方向に対応した走査線をCRT４７
の断層像上に対応させて表示させると同時に、レ
ンジゲート回路５０によつてその走査線上に設定
された血流側定部位を輝点によりCRT４７上に
指示する。レンジゲート回路５０は１／Ｎ分周回
路３２の出力であるレートパルスから、可変分周
回路３１の出力をカウントして、カウント数によ
りレンジつまり血流測定部位置の深さを決定す
る。レンジゲート５０の出力は後述するサンプル
ホールド回路４３にも入力され、これによりサン
プルホールド回路４３はレンジに対応する時刻の
信号のみをサンプルしてホールドする。バースト
発生器３９はフリツプフロツプ３３の出力が与
えられて一定周期でバースト電圧を発生し、ドツ
プラ用振動子１２を駆動する。これにより、ドツ
プラ用振動子１２から生体内へドツプラ用超音波
ビームが送波される。そして生体内の反射波は、
ドツプラ用振動子１２で受波されて電気信号とし
て取出され、増幅器４０で増幅された後、ミキサ
４１に入力される。いま、ドツプラ用振動子１２
に5MHzの振動子を用いたとすると、可変分周回
路３１は分周比１／２で5MHzを出力している
が、これがミキサ４１で反射波信号と混合される
ことにより反射波信号が位相検波される。この位
相検波出力は、低域通過フイルタ４２を通して高
周波成分（5MHz以上）が除かれ、さらにサンプ
ルホールド回路４３によつて目的とする深さ（レ
ンジ）の値だけがホールドされる。サンプルホー
ルド回路４３の出力はドツプラ用レート周期
〔１／Ｎ分周回路３２の出力パルス間隔（200μ
ｓ）の２倍（400μｓ）〕毎に新しい信号となり、
それが帯域フイルタ４４を通ると、いわゆるドツ
プラ偏移周波数成分のみが抽出されて血流速度に
比例した値となる。このドツプラ偏移出力は
FFT４５で周波数分析され、CRT４７またはレ
コーダ４６に表示または記録される。

一方、断層像を得るための信号は、リニア電子
走査回路３５により制御されるアレイ振動子１１
により得られ、振幅検波器４８で検波され信号処
理回路４９で処理されて、CRT４７上に輝度変
調信号として加えられ表示される。断層像用レー
トパルス間隔も１／Ｎ分周回路３２の出力パルス
間隔の２倍となる。すなわち、断層像用とドツプ
ラ用レートパルスはフリツプフロツプ３３のＱ出
力、出力として交互に出力されており、各々の
レート周波数は、例えば2.5kHzとなつている。

なお、ドツプラ用振動子１２が固定されている
場合には、CRT４７上におけるドツプラ用ビー
ムの方向は一定であるが、後述するように回転す
る場合にはその角度θを検出して、走査線の角度
をそれに合わせて変えるようにする。第４図はこ
の発明の他の実施例を示したもので、ドツプラ用
振動子１２は断層像用アレイ振動子１１の一端側
にその超音波送受波面に平行な軸１６を介して回
転可能に支持され、ドツプラ用振動子１２と一体
化されたアーム１７に形成された歯車１８および
ウオームギア１９を介してモータ２０に連結され
ている。これによつて、ドツプラ用振動子１２に
よるドツプラ用超音波ビームの送受波方向を断層
面内において変えることができる。

なお、この場合ドツプラ用振動子１１の回転角
度がポテンシヨメータ２１により検出されること
により、前記CRT４７上にドツプラ用超音波ビ
ームの方向が表示される。

第５図はこの発明のさらに別の実施例を示した
もので、軸１６を中心に回転可能にしたドツプラ
用振動子１２を内蔵した小さなケース２２を断層
像用アレイ振動子１１を内蔵した超音波探触子ケ
ース１０に着脱可能に固定した例である。この場
合、ドツプラ用振動子１２は同図ｂに示すように
モータ２０により歯車２３，２４およびアーム２
５を介して軸１６を中心に回転する。ドツプラ用
振動子１２の他端をおさえているバネ２６はガタ
をなくすためのものである。ドツプラ用振動子１
２の回転角度はやはりポテンシヨメータ２１で検
出され、ドツプラ用超音波ビームの送受波方向が
CRT４７上に断層像と同時に表示される。この
第５図の実施例ではドツプラ用振動子１２の着脱
が可能であり、断層像だけ観測したい場合あるい
は振動周波数の異なるドツプラ用振動子を変換す
る場合に適している。

これら第４図、第５図の実施例によればドツプ
ラ用振動子１２によるドツプラ用超音波ビームの
方向を変えることができるため、その方向を血流
測定に最適な状態に設定可能であると共に、血流
測定部位の選択の自由度も増す。

この場合、回転個所は第１図のものと異なり軸
１２のみの１個所であるから、振動子１１と１２
の中心間距離は一定に保たれる。

また、ドツプラ用振動子１２の回転制御をモー
タ等により遠隔的に行なえるようにしたので、操
作もいたつて簡単である。

なお、前記説明では断層像用アレイ振動子１１
により断層像を得る場合の超音波ビームの走査方
式として、リニア電子走査方式を例示したが、こ
れに限らず例えばセクタ電子走査方式であつても
よく、断層像が実時間で得られるような高速の走
査方式であればよい。

また、ドツプラ用振動子１１としては単一エレ
メントのものに限らず、断層像用と同じくアレイ
振動子を用い、断層像の走査方向と垂直方向にド
ツプラ用超音波ビームを走査しながら血流による
超音波ドツプラ信号を検出することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の血流測定用超音波探触子の一例
を示す図、第２図ａ，ｂはこの発明の一実施例に
係る血流測定用超音波探触子の断面図および正面
図、第３図はこの発明を適用した血流測定装置の
全体的な構成を示す図、第４図はこの発明の他の
実施例に係る血流測定用超音波探触子の断面図、
第５図ａ，ｂはこの発明のさらに別の実施例に係
る血流測定用超音波探触子の外観図および要部断
面図である。 １１……断層像用アレイ振動子、１２……ドツ
プラ用振動子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生体内の超音波断層像を得るための多数の振
   動子エレメントを配列してなる断層像用アレイ振
   動子と、生体内の前記断層像の断層面内の血流に
   よる超音波ドツプラ信号を抽出するためのドツプ
   ラ用振動子とを、前記断層像用アレイ振動子の超
   音波送受波面と前記ドツプラ用振動子の超音波送
   受波面に対し直角の方向とが鋭角をなすように一
   体化してなることを特徴とする血流測定用超音波
   探触子。 ２ ドツプラ用振動子はその超音波送受波面に平
   行な軸を支点として回転可能に断層像用アレイ振
   動子の一端側に配置されたものである特許請求の
   範囲第１項記載の血流側定用超音波探触子。 ３ ドツプラ用振動子はモータにより遠隔的に回
   転制御されるものである特許請求の範囲第２項記
   載の血流測定用超音波探触子。