JPS63186632A - パルスドプラ超音波診断装置 - 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、超音波パルスを送波して被検体内の移動物体
によるドプラ偏移を検出するパルスドプラ超音波診断装
置に関する。

（従来の技術） 超音波パルスを被検体に１１ｉ射すると反射体からエコ
ーが戻って来るが、この反射体が運動していると、受信
されるエコーの周波数は送信周波数と異なり、反射体が
接触子の方に向って動いている時は受信周波数は送信周
波数より高く、逆に遠ざかる時は低くなる。そして、そ
の周波数偏移は反射体の運動速度に比例する。このドプ
ラ効果を利用して、例えば心臓や血管内を流れる血液の
方向と速さを知ることができる。この装置がパルスドプ
ラ超音波診断装置である。

このパルスドプラ超音波診断装置の構成の要部のブロッ
ク図を第５図に示す。図において、１は超音波探触子２
に送信パルス信号を送って発振送波させる送波駆動回路
である。超音波探触子２が受信したエコー信号は受波ビ
ームフォーマ３で整相加算され、乗算器４において局部
発振器５の成る決まった周波数（、の出力信号と８）（
プ算されて、エコー信号からドプラ信号を抽出される。

この或る決まった周波数の信号というのは通常超音波探
触子２において、最も感度のよいと思われる周波数の信
号である。東口器４から抽出されたドプラ信号はＬＰＦ
　（低減濾波器）６で所定の周波数範囲のエコー信号の
みを抽出される。サンプルボールド回路７は注目する深
度における任意のサンプルボリューム中のドプラ信号を
選択する回路で、その出力はドプラフィルタ８を経てＦ
ＦＴ９に入力する。ＦＦＴ９は入力した受信信号を高速
フーリエ変換により分析してその結果を表示￥Ａ置１０
に表示さぜる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、超音波信号の生体における損失は一般に０．
７ｄ　Ｂ、／ｃ＋ｎ／Ｍ）−１ｚといわれていて、ｄＢ
単位で周波数と深さに比例した損失を生ずる。

中心周波数がｆｏの超音波信号を送波した場合のエコー
信号の周波数スペクトルを第６図に示す。図において、
１１は浅い部分からのエコー信号、１２はそれより深い
所からのエコー信号、１３は最深部からのエコー信号を
示している。エコー信号１１は周波数［０をスペクトル
の中心とする送波信号と同じスペクトルを有しているが
、深さが深くなるにつれてエコー信＠１２．１３のよう
に信号強度が小さくなると共にスペクトルの中心周波数
も低い方に移行している。従って、場合によってはある
程度深い所からのエコー信号においては、［０の成分が
ノイズに埋もれてしまうことになる。

従来、このような現象があるにも拘らず、深部からのエ
コー信号に対しても局部発振器５の出力周波数「１をｆ
Ｏと一致させていたため、深部からのドプラシフトの検
出が橿めて悪かった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、深さが変化してもドプラシフトの検出能力の低下しな
いパルスドプラ超音波診断装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、超音波パルスを送波
して被検体内の移動物体によるドプラ偏移を検出するパ
ルストアラ超音波診断装置において、受信信号に局部発
振周波数信号を乗算してドプラ偏移を抽出する乗算器と
、周波数可変の前記局部発振周波数信号を発生する局部
発振器と、該局部発振器の発振周波数を制御する制御器
とを具備したことを特徴とするものである。

（作用） 乗詐器に入力してエコー信号を検波する局部発振周波数
を発振する局部発振器を可変周波数発振器として、送波
パルスからの経過時間に比例して周波数を下げ、エコー
信号の深さによる周波数スペクトル中心の移行に対応さ
せて良好なドプラ信号の検出を行う。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の要部ブロック図である。図
において、第５図と同じ部分には同じ符号を付しである
。図中、１４は送波トリガを受けて発振を開始し、送波
１３号と同一のＰＲＦ、（１＠返し周波数）で第２図の
鋸歯状波を発振する鋸歯状波発振器で、出力を制御ｌｌ
器１５に入力する。制御器１５は最大振幅及び１周期中
の波形の長さを設定する手段を有し、入力鋸歯状波を前
記設定値に基づいて増幅し、第３図の波形を出力する制
御器で、局部発振器５の発振周波数を制御する。局部発
振器５は電圧制御発振器で、入力鋸歯状波の変化する電
圧に従って出力信号の周波数が変化する。

次に、上記のように構成された回路の動作を超音波ドプ
ラファントムを使用した例によって第４図を参照しなが
ら説明する。第４図は超音波ドプラファントムを使った
場合における図で、（イ）図は超音波探触子２を超音波
ドプラファントム上に載置して超音波パルスのエコーを
′ｉＡ察している図である。図において、２ｏは各深さ
ａ、ｂ、ｃ。

・・・ｈの位置に撮動するワイヤターゲット２１を設け
た超音波ドプラファントムで、超音波探触子２からの送
波された超音波を反射させる。（口〉図は反射され受波
した各ワイヤターゲット２１によるエコー信号列で、（
ハ）図は局部発振器５の出力信号の時間経過に対する周
波数変化の図である。

超音波探触子２から送波トリガにより励起されて送波し
た超音波信号はワイヤターゲット２１から反射されて超
音波探触子２に受波され、受波ビームフォーマ３で整相
加算され乗算器４に入る。

一方、鋸歯状波発振器１４は送波トリガにより発振を開
始し、鋸歯状波を出力する。制御器１５は設定された最
大振幅、波形長に応じた信号を入力鋸歯状波に阜づき増
幅し、局部発振器５に入力する。局部発振器５Ｇよ入力
信号の電圧変化に比例して周波数の変化する局部発振周
波数信号を乗算器４に出力する。乗咋器４に入力した受
波信号は第４図（ロ）に承りような信号で、深さに応じ
て振幅が小さくなると共に周波数のスペクトルの中心が
低くなっている。又、乗算器４に人力した局部発振器５
の出力は第４図（ハ）のように時間の経過に従って周波
数が低くなっている信号で、乗算器４における受波信号
の周波数スペクトルの中心と局部発振器５の発振周波数
とを一致させであるので良好な検波ができる。この信号
はＬＰＦ６を通り次の段階に進むのは既述の通りなので
説明を省略する。

以上説明したように、被検体の深部に到）ヱする超音波
のエコー信号の周波数スペクトルの変化に応じて検波の
ための発振周波数も低下させたので如何なる深さの信号
に対しても良好にドプラシフトを検出できる。

又、ドプラ偏移周波数をｆＤ、超音波周波数をｆｓ、音
速をＣ１入射角をθ９反射体の移動速度を■とすれば、
ｆひは次式で表わすことができる。

ｒｏ＝ｆｓ　−２ｖ　　（ｃｏｓθ）／ｃ上式において
、超音波周波Ｗｌｆｓが深さの深い所では小さくなって
いるため、振幅が大きいことにより生ずる折返しを起こ
すこと無く、従って検出可能な流速の上限を延ばすこと
ができる。

尚、本発明は上記の実施例に限定されるものでは無い。

例えば、入力装置として鋸歯状波発振器を例にとったが
、被検体の部分の減衰状況等に応じて適当な波形を作る
ものと置換えることが可能である。又、手動で入力して
、見たい点のＳＮ比を最大にするように制御してもよい
。入力装置を備えず制御器のみで局部発振器を制御する
ようにすることもできる。この発明は単なるパルスドプ
ラ装置ばかりでなく、カラーフローマツピング装置にも
適用されることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、深さの深い
所からのエコー信号に対しても、局部発振周波数を深さ
に応じて低くしたため、乗算器において、エコー信号と
局部発信周波数信号との中心周波数が一致してドプラの
検出能力が向上し、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部ブロック図、第２図は
鋸歯状波発振器の出力波形の図、第３図は制御器の出力
波形の図、第４図はＩＡ音波ファントムを用いた本発明
の実施例の動作説明図、第５図は従来の超音波診断装置
のブロック区、第６図は深さによるエコー信号の変化の
図である。 ２・・・超音波探触子　　　４・・・乗算器５・・・局
部発振器　　　　１４・・・鋸歯状波発振器１５・・・
制御器 角■１　図 第２図 角塔３　図 罫間→

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波パルスを送波して被検体内の移動物体によ
   るドプラ偏移を検出するパルスドプラ超音波診断装置に
   おいて、受信信号に局部発振周波数信号を乗算してドプ
   ラ偏移を抽出する乗算器と、周波数可変の前記局部発振
   周波数信号を発生する局部発振器と、該局部発振器の発
   振周波数を制御する制御器とを具備したことを特徴とす
   るパルスドプラ超音波診断装置。
2. （２）前記制御器は入力端子によって制御されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパルスドプラ超
   音波診断装置。