JPS615837A - 超音波パルスドツプラ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、生体等の任意の深さにおける血流等の流速を
測定する超音波パルスドツプラ装置に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 超音波パルスドツプラ装置（以下「パルスドツプラ」と
略す）は、装置内で発生した任意の間隔のパルス信号に
同期して超音波プローブ（以下「）。

ローブ」と略す）にパルス電圧を与えて超音波パルスを
被検体内に送信し、被検体内の血流等によってドツプラ
シフトを生じたエコー信号を前記のプローブにより受信
し、測定したい深さおよび範囲から反射してくるエコー
信号のタイミングに合わせて任意に設定できるレンジゲ
ート信号の領域内でのエコー信号を周波数スペクトルに
解析し、表示部に血流速度のパターンとして表示するも
ので、これはＢモードあるいはＭモード像と同時に観察
できるだめ診断上有用々情報を得ることができる。第１
図は、パルスドツプラの一般的な使用方法を具体的に図
示したものである。同図ａにおいてプローブを被検体に
接触させ、得られた超音波断層像１００に見られる血管
１０１の位置にゲートマーカＺを合わせて、このゲート
マーカＺを法線方向に通過する血流速成分を測定するも
のである。このゲートマーカＺは、後述する制御パネル
でその深さと偏向方向およびＺ′からＺ″までの幅を変
えることができる。パルスドツプラでは、この断層像１
００のゲートマーカＺに相当する部分からのエコー信号
のみを周波数解析するもので、このためには、同図０：
））のタイムチャートに示した送信の操り返しパルスＴ
ＸＴに同期して送信パルスＴＸプローブを駆動し、断層
像１００の走査線ＯＰに相当するエコー信号ＯＰの中か
ら血管１０１を通過した２′〜Ｚ′のエコー信号をレン
ジゲート信号Ｚで抽出して解析している。

第２図は、パルスドツプラの基本的なブロック図を示Ｌ
７ている。レンジゲートは、レンジゲート回路２００で
発生している。本体装置２０１から送り出された送信パ
ルスＴＸによって、プローブ２０２は被検体（図示せず
）内に超音波パルスを送信し前述した経過に従って被検
体内で反射されたエコー信号を受信し、テレビ等の表示
器２０３にＢモードやＭモードの像を表示する。本体装
置２０１では、受信した信号をドツプラ装置２０４に送
り込みアンプ２０６で適当な増幅を行った後、ミキサ２
０６で基準信号発生器２１５からの基準信号と加算され
検波される。検波出力には、基準信号とエコー信号の差
の周波数が含まれ、これを積分器２０７とサンプルホー
ルド回路２０Ｂを通過させることにより、血流によって
うけたエコー信号のドラグラシフトを検出する。検波信
号は、ノイズの低減や後述するＡ／Ｄ　　コンバータの
ダイナミックレンジを拡大するために、ローパスおよび
バイパスフィルタが含まれるフィルタ２０９を通過し、
音声アンプ２１０とスピーカ２１１でドツプラシフト音
を出し、これと併わせてＡ／Ｄ　　コンバータ２１２で
デジタルデータに変換したのち１デジタルフ一リエ変換
部２１３にて周波数スペクトルに解析して本体装置２０
１で表示可能なものに処理され、ＢモードやＭモードを
表示したと同一の表示器２０３に表示している。ここで
、各部分は、制御回路２１４から出るアンプ２０５の増
幅度、フィルタ２０９のしゃ断層波数、レンジゲート信
号の偏向方向、深さ、幅を定めるこれらの制御信号によ
って制御されている。

レンジゲート回路２００で発生するレンジゲート信号は
、積分器２０７の積分時刻と時間幅、サンプルホールド
回路２０８およびＡ／Ｄ　コンバータ２１２のタイミン
グ、そして、ミキサ２０６に送り込む基準信号を作り出
す基準信号発生器２１６の発振時間を制御している。

以−トは、レンジゲートを１ケ所設定できる最も基本的
なパルスドツプラであるが、近年では同一走査線で２ケ
所以上レンジゲートを設定できるものが要望されている
。第３図にその使用方法の一例を示す。これによって第
３図ａに示した走査線ＯＱ上にある２本の血管１０１と
血管１０２の流速をレンジゲートＸとレンジゲートＹを
別々に設定して測定することが可能になる。同図すにお
いて、受信したエコー信号ＯＱは、レンジゲートｘでｙ
：　、　ｘ″の時間の信号が解析され、レンジゲートＹ
でＹ′〜Ｙ″の時間の信号が解析される。当然のことな
がら、２つのレンジゲートの深さと幅は独立に設定でき
る。この場合第２図において、ここでは図示していない
がミキサ以降デジタルフーリエ変換部までの回路と同一
の回路がレンジゲートの数と同数系統必要である。

第４図ａは従来のレンジゲート回路の基本的なブロック
図、同図すはそのタイムチャートを示したものである。

この場合レンジゲート回路の構成は、送信時刻からレン
ジゲートの開始時刻をカウントする第１カウンタ３０１
と、開始時刻から終了時刻までをカウントする第２カウ
ンタ３０２と、開始時刻と終了時刻のそれぞれのパルス
を受けてレンジゲート信号を発生するフリップフロップ
３０３から成っている。それぞれのカウンタは、プリセ
ット可能で第２図に示す制御回路２１４や本体装置２０
１から送られた位置データ３０４と幅データ３０５が与
えられ、第１カウンタ３０１のリセッ）Ｒには同図すの
ＴＸＴを与え、クロックにはＣＫを与えて、ＴＸＴから
プリセットされた数だけＣＫをカウントし終了した時点
でパルスＡを出力しこれと同時にカウンタ３０２のカウ
ントを開始してこれもカウント終了時点でパルスＢを発
生する。このパルスＡ、Ｂに基づきフリップフロップ３
０３から信号Ｚが出力される。ここでＣＫは一般にミキ
サ２０６に与える基準信号と同一の発振源から作られた
ものである。

これまで述べた従来レンジゲート信号発生方法で、２ケ
所以上のレンジゲートを発生するためには第４図ａと同
様の回路とそのデータをそれぞれレンジゲートの数だけ
用意する必要があり、特に最近ではこのレンジゲートを
さらに増加させる傾向にあるため前述した従来方法では
部品点数の増加で装置が大きくなり、使用者が後日レン
ジゲートを増加させたくてもレンジゲート回路２００に
ハードウェアの変更を行なわなくてはならず、これは容
易なことではない。

発明の目的 本発明は、以上のような問題を解決するためになされた
もので、多数のレンジゲートの発生を非常に簡単な回路
で実現でき、また、既に決められてしまったパルスドツ
プラ装置のレンジゲート数の変更をハードウェアを変更
せずに達成することを目的とするものである。

発明の構成 木兄ＦｊＡは上記目的を達成するもので、被検体に任意
の間隔で超音波パルスを送信し、被検体からの反射信号
を受信する超音波プローブと、任意の測定深度・幅に対
応して設定された１ケ所以上のレンジゲート信号を発生
するレンジゲート回路と、前記超音波プローグで受信し
た信号を、レンジゲート信号のタイミングで周波数スペ
クトルに分析する手段とを備え、前記レンジゲート回路
を、レンジゲート信号を書き込まれた記憶手段と、この
記憶手段のアドレスを順次読み出すカウンタとで構成し
、送信パルス発射時刻からカウンタの計数を行うように
した超音波パルスドツプラ装置を提供するもの１ある。

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本発明の超音波パルスドツプラ装置の基本的なブロック
図は第２図に示した通りでその機能も前に説明した通り
であり本発明の特徴はレンジゲート回路の構成にあるの
でその部分について詳しく述べる。

第６図（、）は、本発明のレンジゲート回路の第１の実
施例の基本的なブロック図である、同図（ｂ）はそのタ
イムチャートを表わしている。

このレンジゲート回路の構成は、送信の操り返し間隔を
司さどるＴＸＴ時刻からＣＫをカウントして時間の経過
を測定するカウンタ４００と、レンジゲート１〜４の信
号をカウンタ４００の示す時刻に従って出力するＲＡＭ
４０１と、ＲＡＭ４０１から出力されたタイミング信号
をレンジゲート信号の形に直すレンジゲート出力回路４
０２ど、希望するタイミングすなわち深さにレンジゲー
ト信号を発生させるためにこれに相当するＲＡＭ４０１
のアドレスにアドレスデータ４０３を与えるアドレス切
り換え回路４０４と、レンジゲート１〜４のいずれを出
力するかを決めるゲートデータ４０５をＲＡＭ４０１に
書き込むバッファ４ｏ６から構成されている。レンジゲ
ート１〜４の発生け、ＴＸＴから基準信号であるＣＫの
数をカウンタ４００でカウントし、これをアドレス切り
換え回路４０４を通して後述する方法で書き込まれたＲ
ＡＭ４０１のデータを読み出すことによって作り出され
ている。なお、この実施例では、ＲＡＭ４０１のデータ
入出力が４ｂｉｔのものを使用しており、例えばレンジ
ゲート１を６個目のＣＫから１２４番目のＣＫまで設定
したければＲＡＭ４０１のアドレス６番地−１２４番地
捷での１　ｂｉｔ目にデータを書き込めば良いわけで、
他のレンジゲート２〜４に関しても同様である。

第６図は前述した第１の実施例におけるＲＡＭ４０１へ
のデータ書き込み方法とタイミングを示す図である。同
図においてデータの書き込みはＴＸＴのブランキング期
間や、ＴＸＴに同期した書き込み期間■を設けて、この
期間にレンジゲート書き込みパルスＳＴを発生してＲＡ
Ｍ４０１のアドレス入力をアドレス切り換え回路４０４
で図示しないＣＰＵのアドレスデータ４０３に接続し、
ＣＰＵの書き込みパルスＷＥにて行っている。なお、こ
こで述べた書き込み方法は後述する実施例についてもそ
のまま適用できる。

以上述べた方法は、データの１　ｂｉｔを１ゲートに使
用した最も簡単な方法であるが、ＲＡＭ４０１へ書き込
むデータ４０３の形式をくふうすれば入出力の少ないＲ
ＡＭでも多くのレンジゲートを発生することが出来る。

第７図は、ＲＡＭに書き込むデータを工夫して多くのレ
ンジゲートを発生させる第２の実施例である。同図ａに
は基本的ブロック図を示し、ｂにはそのタイミングを示
した。この実施例では、Ｔフリップフロップを必要なレ
ンジゲート数だけ用意し、ＲＡＭのデータ出力はＴ入力
に接続し、ＣＬ大入力ＴＸＴを接続して送信パルスを発
射する、時刻ｔ。でリセットしている。ＲＡＭは、ゲー
ト１が立ち上る時刻と、立ち下る時刻でデータｄを出力
しＴフリップフロップを反転させてゲート信号を作って
いる。ゲート２もデータｂによって同様に作られる。デ
ータは２ケ所あればよい。

第８図は、ＲＡＭのデータ線１本から幾つものゲートを
発生させる第３の実施例を示したものである。この実施
例では、シフトレジスタ７００を用いて直列データ入力
端子りには”１パ　を加えておきＣＫ端子にＲＡＭのデ
ータＣを加え、クリア端子にはｔｏでリセットを加えて
いる。出力は奇数番目のフリップフロップから得る。デ
ータＣはｔｌ　　で出力されゲート１が始まり　Ｉ　　
で終了する。

同様にゲート２はｔ２　とｔ４の間、ゲート３はｔ３と
ｔ風の間で出力されるが、Ｃが１本であるためｔ１〜ら
の順位が入れ替っても識別不能であり、従って、ゲート
は互いに重つたりゲート１〜３の順位を替えたりはでき
ない。しかし、レンジゲ＝１・は重ねて使用できなくと
も実用上の支障はなく、また、あらかじめ数段のシフト
レジスタ７００を用意しておけば、ソフトウェアの変更
のみで簡単にレンジゲート信号を増加できる。

第９図は、ＲＡＭからのデータのコードによってレンジ
ゲートを発生させる第４の実施例で、ａはブロック図、
ｂはタイムチャートである。ｄとｅはデコーダ８００に
入力されｔ４とｔ’の時刻においてｄとｅにデータがあ
れば出力３にノ＜ルスｆを出力し、ｔ６とｔＩの時刻に
おいてｄにデータがあれば出力２にパルスｑを出力し、
ｔ６とｔＱにデータがあれば出力１にノくルスｈを出力
する。出力１〜３はラッチ８０１で図示しないＲＡ、Ｍ
のカウンタのクロックで同期され、Ｔフリップフロップ
。

８０２でパルスｆはゲート１となり、ゲート２、ゲート
３もそれぞれパルスｑとｈから作られる。

この方法では、同一時刻で異なるレンジゲートの制御は
できないが、同一時刻であってもＣＫ信号１つ分異なら
せればよく、ＣＫ信号１つ分は一般的な装置で１謳以下
であるため実用上は問題ない。この方式では、ＲＡＭの
データ出力がｎｂｉｔあるものを使用すれば、（２”−
１）個のレンジ−１ｒ＊−）信号を発生可能であり、増
加するであろうレンジゲートの数に応じて第６図ａの回
路を用意しておけばよいわけである。

発明の効果 以上要するに本発明は、被検体に任意の間隔で超音波パ
ルスを送信し、被検体からの反射信号を受信する超音波
プローブと、任意の測定深度・幅に対応して設定された
１ケ所以上のレンジゲート信号を発生するレンジゲート
回路と、前記超音波プローブで受信した信号を、レンジ
ゲート信号のタイミングで周波数スペクトルに分析する
手段とを備え、前記レンジゲート回路を、レンジゲート
信号を書き込まれた記憶手段と、この記憶手段のアドレ
スを順次読み出すカウンタとで構成し、送信パルス発射
時刻からカウンタの計数を行うようにした超音波パルス
ドツプラ装置を提供するもので、非常に多数のレンジゲ
ート信号を要求されても、ハードウェアを変更すること
なく簡単に使用者が要求するレンジゲート数だけレンジ
グー１−信号を増加できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（−）は従来の超音波パルスドツプラ装置の使用
例を説明する図、同図０））はそのタイムチャート、第
２図は超音波パルスドツプラ装置の基本的（ｃＬ） なブロック図、第３図財は従来の超音波パルスドツプラ
装置の他の使用例を説明する図、同図（ｂ）はそのタイ
ムチャート、第４図（−）は従来のレンジゲート回路の
ブロック図、同図（ｂ）はそのタイムチャート、第６図
（ａ）は本発明の超音波パルスドツプラ装置のレンジゲ
ート回路の第１の実施例を示すブロック図、同図（ｂ）
はそのタイムチャート、第６図は第１の実施例における
ＲＡＭへのデータ書き込み法及びタイミングを示す図、
第７図（ａ）は本発明の超音波パルスドツプラ装置のレ
ンジゲート回路の第２の実施例を示すブロック図、同図
（ｂ）はそのタイムチャート、第８図（−）は本発明の
超音波パルスドツプラ装置のレンジゲート回路の第３の
実施例を示すブロック図、同図中）はそのタイムチャー
ト、第９図（ａ）は本発明の超音波パルスドツプラ装置
のレンジゲート回路の第４の実施例を示すプロνり図、
（ト））はそのタイムチャートである。 １′ＯＯ・・・・・・超音波断層像、１０１，１０２・
・・・・血管、２ｏｏ・・・・・・レンジゲート回路、
２０１・・・・本体装置、２０２・・・・リプローブ、
２０３・・・・・・表示・器、２０４・・・・パルスド
ツプラ装置、２ｏ６・・・・アンプ、２ｏ６・・・・・
・ミキサ、２Ｑ７・・・・・・積分器、２０８・・・・
・サンプルホールド回路、２ｏ９・・・・・・フィルタ
、２１ｏ・・・・・音声アンプ、２１１・・・・・・ス
ピーカ、２１２・・・・・Ａ／Ｄ　　コンバータ、２１
３・・・・デジタルフーリエ変換部、２１４・・・・・
制御パネル、２１５・・・・基準信号発生器、３０１．
３０２・・・・・カウンタ、３ｏ３・・山・フリップフ
ロップ、３ｏ４・・・・・・位置データ、３Ｑ６・・山
・幅データ、４００・・・・・・カウンタ、４０１・・
山・ＲＡＭ、４０２・・・・出力回路、４ｏ３・・・・
・・アドレスデータ、４ｏ４　・・・・アドレス切り換
え回路、４０５・・・ゲートデータ、４０６・・・・・
・書き込みバッフ７．６００，８２２・・・・・・Ｔ形
フリップフロッ７’、６１０・・・・・・シフトレジス
タ、６２０・・・・・・デコーダ、６２１　・・ラッチ
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第；３図 第４図 第６図 第　７　１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に任意の間隔で超音波パルスを送信し、被検体内
   の血流等の移動物体から反射されたエコー信号を受信す
   る超音波プローブと、任意の測定深度・幅に対応して設
   定された１ケ所以上のレンジゲート信号を発生するレン
   ジゲート回路と、前記超音波プローブで受信したエコー
   信号を、レンジゲート信号のタイミングで周波数スペク
   トルに分析するデジタルフーリエ変換部とを備え、前記
   レンジゲート回路が、超音波パルスの送信時刻から時間
   の経過と共にカウントを進めるカウンタと、このカウン
   タのカウント出力がアドレスに接続された記憶手段と、
   レンジゲートに対応した時刻でパルスを発生するような
   データを記憶手段に書き込む書き込み回路と、記憶手段
   が発生したパルスにもとづいて１ケ所以上のレンジゲー
   ト信号を発生するレンジゲート出力回路とを少なくとも
   有することを特徴とする超音波パルスドップラ装置。