JPS6237980B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、調整を容易化した超音波ドツプラ
血流計に関する。

近年、超音波パルスの血流によるドツプラ周波
数偏移を利用して血管や心臓内における血流情報
を計測する、いわゆる超音波ドツプラ血流計が開
発されている。この血流計はすぐれた距離分解能
を利用して特定の位置の血流情報を得ることがで
きるもので、基本的には第１図に示す如く構成さ
れている。

第１図において、基準発振器１で発生された基
準正弦波信号を分周器からなるレートパルス発生
器２により分周して得られた所定の繰返し周期の
レートパルスがバースト幅設定器３を介してバー
スト発生器４に供給されることにより、バースト
発生器４よりバースト幅設定器５で定められた幅
のバーストパルスがパルサ６を介して超音波探触
子６に駆動信号として供給される。これにより超
音波探触子６から生体７中に超音波パルスが送波
され、かつこの超音波パルスの血管壁８ａおよび
血液８ｂによる反射波が超音波探触子６で受波さ
れて、電気信号（反射波信号）（第２図ａ）とし
て取出される。

このとき、上記反射波信号の血流によるドツプ
ラ周波数偏移fdは超音波パルスの周波数をfeとす
れば、fe＞fdのときは fd＝２ｖ ｃｏｓθ／Ｃfe で表わされる。ただし、Ｖ：血流速度、θ：超音
波パルスのビームと血流方向とのなす角度、Ｃ：
生体内での超音波の伝搬速度（約1530ｍ／sec）
である。

超音波探触子６で得られた反射波信号（第２図
ａ）は前置増幅器９で増幅された後、ミキサ１０
により前記基準正弦波信号と乗ぜられて混合さ
れ、さらに低域通過フイルタ（LPF）１１で高周
波成分が除去されることにより、位相検波出力
（第２図ｂ）として取出される。この位相検波出
力（第２図ｂ）はサンプルホールド回路１２に入
力され、ここでサンプリングパルス発生器１３か
らのパルス（第２図ｃ）によりサンプルホールド
されることにより、特定の深度の信号成分、つま
り血管内の血流付近に対応する成分が抽出され
る。

ここで、サンプリングパルス発生器１３は前記
レートパルスをTd＝2d／ｃなる時間（ｄは超音
波探触子６と血管内との距離）だけ遅延してサン
プリングパルスとして出力するものである。

このようにしてサンプルホールド回路１２で抽
出された信号（第２図ｄ）は、さらに帯域通過フ
イルタ（BPF）１４によつて不要な高調波信号お
よび生体内の固定反射や血管壁等の比較的ゆつく
りとした動きの不要なドツプラ周波数偏移成分が
除去されて血流に対応するドツプラ周波数偏移成
分（第２図ｅ）のみが抽出され、さらに図示しな
いスペクトラムアナライザやクロスカウンタ等の
周波数分析器により分析されて血流情報、例えば
血流速が観測される。

このような血流計において、BPF１４の入出力
は振幅が一対一の比例関係になく、目的とする血
流に対応するドツプラ周波数偏移成分のほかに、
同時に存在する不要な固定反射や血管壁等のゆつ
くりとした動きのドツプラ周波数偏移成分のた
め、これら両者の信号の振幅の比によつて変化す
る。このためBPF１４の出力が適正レベルになる
ように調整するためには、利得調整器１５による
前置増幅器９の利得調整のみではその調整が困難
である。すなわち、SN比の高い血流情報を得る
ためには、BPF１４の出力がスペクトラムアナラ
イザのダイナミツクレンヂに合うように利得を調
整する必要がある。しかしながら、固定反射から
のドツプラ周波数偏移成分が血流に対応するドツ
プラ周波数偏移成分に比べて大きければ、後段の
ミキサ１０やLPF１１等が飽和しない範囲でBPF
１４の出力を上げることは不可能である。

本発明は上述のような問題点を解決するために
成されたもので、その目的は固定反射等によるド
ツプラ周波数偏移成分が血流によるドツプラ周波
数偏移成分に比べて大きい場合でも、また逆に小
さい場合でも、周波数分析器のダイナミツクレン
ヂに最適な出力を得て、SN比の高い血流情報を
得ることが可能な超音波ドツプラ血流計を提供す
ることにある。

上記の目的を達成するために本発明では、生体
中に超音波を送波し、かつその反射波を受波して
電気信号として取出す超音波探触子と、この超音
波探触子により得られた反射波信号を増幅する前
置増幅器と、この増幅器に付設され、前記増幅器
の利得調整器と、前記増幅器の出力を位相検波
し、かつ所望の血流付近からの反射波信号成分を
抽出する手段と、この手段により得られた信号成
分から前記血流によるドツプラ周波数偏移成分の
みを抽出するフイルタと、前記血流によるドツプ
ラ周波数偏移成分の周波数分析を行う周波数分析
器と、この周波数分析器と前記フイルタとの間に
設けられ、前記フイルタから出力される前記血流
によるドツプラ周波数偏移成分の振幅を前記周波
数分析器のダイナミツクレンヂに合うように調整
する振幅調整器と、この振幅調整器によつて調整
された振幅のレベルを可視表示する指示器とを設
けたことを特徴とする超音波ドツプラ血流計を提
供するものである。

以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。

第３図は本発明の一実施例を示したもので、第
１図に示した従来の超音波ドツプラ血流計のBPF
１４の次段にBPF１４の出力の振幅を調整する振
幅調整器１６を設け、さらに、サンプルホールド
回路１２の出力信号、つまりBPF１４の入力信号
と、振幅調整器１６の出力信号の振幅レベルが適
正範囲内にあるかどうかを検出する振幅レベル検
出器１７，１９と、これらの検出器１７，１９の
出力により駆動される指示器１８，２０を設けた
ものである。

ここで、振幅レベル検出器１７，１９は例えば
第４図ａに示すようなウインドウ・コンパレータ
形式のものを用いればよい。第４図ａにおいて２
１，２２はコンパレータであり、それぞれ＋
Vref、−Vrefなる正負の基準レベルが与えられて
おり、コンパレータ２１は入力信号eiの振幅レベ
ルか＋Vref以上になつたかどうかを検出し、コ
ンパレータ２２はeiの振幅レベルが−Vref以下に
なつたかどうかを検出する。コンパレータ２１，
２２の出力はANDゲート２３で合成されて出力
信号eoとなる。eiとeoとの関係は第４図ｂに示さ
れる。

一方、指示器１８，２０は振幅レベル検出器１
７，１９がその入力信号eiの振幅レベルが適正範
囲つまり＋Vref〜−Vref範囲内にあるかどうか
を指示するためのもので、例えば第５図に示すよ
うに発光ダイオード２６（又は通常のランプ）を
主体としたものが用いられる。第４図において、
モノマルチバイブレータ２４は振幅レベル検出器
１７，１９の出力信号eoが“Ｌ”レベルのときト
リガされるようになつており、このマルチバイブ
レータ２４の出力eoとがORゲート２５で合成さ
れて、発光ダイオード２６の点灯指令信号とな
る。この場合、モノマルチバイブレータ２４の出
力パルス幅が発光ダイオード２６の点灯時間とな
るが、これを発光ダイオード２６の点灯を人間が
十分認識可能な時間に選定すればよい。

第３図において、前置増幅器９の入力側から
BPF１４の入力側までは線形と考えられる。従つ
て、上記の如くBPF１４の入力信号の振幅レベル
が振幅レベル検出器１７で適正範囲内にあるかど
うかを検出し、適正範囲内にない場合、つまり−
Verf〜＋Vrefの範囲を越えた場合に指示器１８
が動作して発光ダイオード２６が点灯するように
しておけば、指示器１８が動作しないように前置
増幅器９の利得を利得調整器１５で調整すれば、
信号が飽和したり極端に振幅レベルが低下したり
することなくその調整を行なうことができる。こ
のため、振幅調整器１６による振幅調整により、
最終出力が適正レベルになるように調整すること
が可能となる。

この場合、上記実施例の如く振幅調整器１６の
出力についても振幅レベル検出器１９および指示
器２０によつてその振幅レベルが適正範囲内にあ
るかどうかを監視するようにすれば、振幅調整器
１６自体の調整も容易となる。

なお、以上の説明ではパルスドツプラ方式によ
る血流計を例示したが、連続波ドツプラ方式の血
流計においても本発明を適用できることは勿論で
ある。

次に本発明の他の実施例として、セクタ電子走
査形超音波診断装置に超音波ドツプラ血流計を組
合せた場合の例を第６図により説明する。第６図
において、超音波探触子３０はｎ個の超音波振動
子３１−１，３１−２，，……３０−ｎを配列し
たもので構成され、これらの振動子３０−１〜３
０−ｎは多数の遅延回路およびパルサからなる公
知のセクタ電子走査回路３１によつて、偏向制御
回路３２に従つた特定の遅延時間配列をもつて駆
動されることにより、セクタ状に超音波パルスを
送波し受波するようになつている。超音波探触子
３０から得られた反射波信号は受信回路３３で検
波等の処理を適宜受けて、セクタ電子走査回路３
１の走査に同期してＸ、Ｙ軸の偏向が制御されて
いるCRT表示装置３４のＺ軸に輝度変調信号と
して供給される。これにより、CRT表示装置３
４の図面上に第７図に示す如くセクタ状の超音波
断層像４０が表示される。

ここで、セクタ走査の過程である特定角度の偏
向回数を多くして、その方向のドツプラ周波数偏
移成分を得ることが提案されている（特願昭53−
129386）。この場合、その方向のドツプラ周波数
成分は第１図あるいは第３図と同様にして抽出さ
れ、血流情報が測定される。また、CRT表示装
置３４の画面上には、第７図に示す如く上記偏向
回数を多くしたドツプラビームの方向を示す表示
４１がなされると共に、サンプリングパルス発生
器１３からのパルスがマーカ回路３６を介して供
給されることにより、サンプリング位置、つまり
血流情報の測定位置を示すマーカ４２が表示され
る。

この実施例では、振幅レベル検出器１７によつ
てBPF１４の入力信号の振幅レベルが適正範囲内
から外れたことが検出された場合には、マーカ点
滅用発振器３５の出力パルスによつてマーカ４２
を点滅させることによつて、その旨を表示する。
これにより、マーカ４２が点滅しないように利得
調整回路１５の調整を行なうことで、最終出力を
適正レベルに設定するための調整が容易となる。
また、この方式は画面上を見ながら調整が可能な
ため、使用上便利であり、しかも指示器を新たに
設ける必要がないことから経済的でもある。

以上説明したように本発明によれば、超音波反
射信号の利得を調整する利得調整器の他に、固定
反射によるドツプラ周波数偏移成分を除去し、血
流によるドツプラ周波数偏移成分を抽出するフイ
ルタの後段に、当該フイルタの出力の振幅を調整
する振幅調整器を設けるようにしたので、固定反
射等によるドツプラ周波数偏移成分が血流による
ドツプラ周波数偏移成分に比べて大きい場合で
も、また逆に小さい場合でも、周波数分析器のダ
イナミツクレンヂに最適な出力を得ることがで
き、もつてSN比の高い血流情報を得ることが可
能な超音波ドツプラ血流計が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波ドツプラ血流計の構成
図、第２図はその各部波形図、第３図はこの発明
の一実施例を示す構成図、第４図ａ，ｂは振幅レ
ベル検出器の具体回路図とその入出力特性図、第
５図は指示器の具体回路図、第６図はこの発明の
他の実施例を示す構成図、第７図はその表示例を
示す図である。 ６，３０……超音波探触子、９……前置増幅
器、１０……ミキサ、１１……LPF、１２……サ
ンプルホールド回路、１４……BPF、１５……利
得調整器、１６……振幅調整器、１７，１９……
振幅レベル検出器、１８，２０……指示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 生体中に超音波を送波し、かつその反射波を
   受波して電気信号として取出す超音波探触子と、
   この超音波探触子により得られた反射波信号を増
   幅する前置増幅器と、この増幅器に付設され、前
   記増幅器の利得調整器と、前記増幅器の出力を位
   相検波し、かつ所望の血流付近からの反射波信号
   成分を抽出する手段と、この手段により得られた
   信号成分から前記血流によるドツプラ周波数偏移
   成分のみを抽出するフイルタと、前記血流による
   ドツプラ周波数偏移成分の周波数分析を行う周波
   数分析器と、この周波数分析器と前記フイルタと
   の間に設けられ、前記フイルタから出力される前
   記血流によるドツプラ周波数偏移成分の振幅を前
   記周波数分析器のダイナミツクレンヂに合うよう
   に調整する振幅調整器と、この振幅調整器によつ
   て調整された振幅のレベルを可視表示する指示器
   とを設けたことを特徴とする超音波ドツプラ血流
   計。