JPS63216547A - 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］ 本発明は超音波診断装置、特に心臓内血流などの運動す
る反射体の速度等の状態を可聴音あるいは画像上で診断
する超音波診断装置の改良に関する。

［従来の技術］ 一定の繰返し周波数で超音波パルス波を放射して運動す
る反射体からの反射波を受信し、送信時間と受信時間と
を比較して反射体の速度を生体内の断層像と重ねて表示
したり、音の変化で検出する超音波診断装置が周知であ
り、この速度は生体内に放射される超音波が受けるドプ
ラ効果をキャリア信号の周波数偏移として検出し求める
ことができる。

また、速度を検出するための超音波としては、連続波と
パルス波とが使用可能であるが、パルス波の方がレンジ
分解能、ビーム集束性の良さ、使い易さ等の点で優れた
特性ををすることから多く用いられている。

し発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、パルス波は一定の周波数で超音波を繰り
返すため折返し信号（Ａ　Ｉ　ｌａｓ　Ｉｎｇ）を発生
させるという問題がある。

すなわち、超音波パルス波の繰返し周波数は運動する反
射体までの距離に応じて選定されるが、第３図（ドプラ
信号を画面上に表示したもの）に示されるように、速度
を特定するためのドプラ偏移周波数が前記繰返し周波数
によって、直流成分（ＤＣ）からパルス繰返し周波数（
ＰＲＦ）の±１／２の範囲（ナイキスト周波数）に限定
される。

例えば、＋ＰＲＦ／２の範囲外にある速度成分は図で示
されるように−ＰＲＦ／２の部分に折り返されて現出す
ることになり、音声出力回路から得られる音声は不連続
なものとなる。

すなわち、１＜１．１≧ｔ３の時間には、入力されるド
プラ信号の変化に対応した周波数の音が聞こえているが
、ｔ　≦ｔくｔ２の時間では周波数が低くなっていくよ
うに聞こえ、ｔ２≦ｔくｔ３の時間では周波数が高くな
っていくように聞こえる。従って、最も周波数偏移が大
きく、音色が高い音として出力されなければならない部
分がより低い音色の音として出力されてしまい、正確な
速度の判別が困難となる。

発明の目的 本発明は前記従来の問題点に鑑みなされたものであり、
その目的は、折返し現象の影響をなくして良好な速度の
判別ができる超音波診断装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、被検体内に一定
の繰返し周波数で超音波パルス波を放射し、運動する反
射体からの反射エコー信号を復調して運動速度情報であ
るドプラ偏移周波数信号を検出する超音波診断装置にお
いて、復調された受信ドプラ信号を超音波パルス波の繰
返し周波数でサンプリングし離散化信号として出力する
サンプラと、この離散化信号を所定の周波数だけシフト
させる第１の周波数シフト器と、この第１の周波数シフ
ト器出力の高調波成分を除去する低域フィルタと、この
低域フィルタ出力を前記所定の周波数だけもとに戻すた
めの第２の周波数シフト器と、から成るドプラ信号出力
回路を備えたことを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、まず復調された受信ドプラ信号は
サンプラにて離散化信号に変換されるが、この離散化信
号はサンプリング周波数を超音波パルス波の繰返し周波
数に合わせることにより得られ、ドプラ信号のスペクト
ラムが周波数軸上に連続して並んだ信号となる。従って
、例えば折り返されて低い周波数部分に現出している折
返し信号が高い周波数部分に存在する信号とつながるこ
ととなり、全体的に見れば折返しが生じなかった信号と
なる。

そして、この離散化信号は第１の周波数シフト器にて所
定の周波数だけ高い方あるいは低い方にシフトされるこ
とになり、この所定の周波数は少なくとも折返しく２号
が生じる周波数分に設定される必要があるが、予め設定
された周波数でも行うことができる。

次いで、このシフト信号は低域フィルタにて高調波成分
が除去されることになり、折返し信号があるべき周波数
位置につながった状態で取り出されることになる。しか
し、この信号は本来の周波数よりも所定の周波数だけシ
フトしているので、もとの状態に戻す必要がある。

これは、第２の周波数シフト器により行われ、第１の周
波数シフト器にてシフトした所定の周波数だけもとに戻
され、このようにして第２の周波数シフト器出力から折
返し現象が除去された良好なドプラ信号を得ることがで
きる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、速度情報を音声出力するドプラ音声信号出
力回路の概略構成が示されており、実施例ではドプラ信
号を複素信号に変換してドプラ偏移周波数の検出が行わ
れているため、実数部と虚数部に対応する信号を処理す
る装置がそれぞれ設けられる。

図において、まず復調された受信ドプラ信号を入力する
サンプラ１０ａ、１０ｂが設けられており、このサンプ
ラ１０ａ、１０ｂのサンプリング周波数は超音波パルス
波の繰返し周波数に設定される。そして、このサンプラ
１０ａ、１０ｂにはそれぞれ２個のミキサ１２ａ、１２
ｂと１４ａ。

１４ｂが、このミキサ１２ａ、１２ｂと１４ａ。

１４ｂには加減算器１６．１８が接続されており、この
ミキサ１２ａ、１２ｂと１４ａ、１４ｂ及び加減算器１
６．１８にて第１の周波数シフト器１９が構成される。

また、前記ミキサ１２，１４にて混合する所定の周波数
を出力のするために、周波数発生器２０及び９０度位相
の異なる周波数信号を出力する移用器２２が設けられて
いる。

この所定のシフト周波数は操作者が診断している際に適
宜設定するように構成してもよく、また予想される折返
し信号成分に対応する周波数に予め設定してもよい。

このようにして、ミキサ１２，１４では復調された受信
ドプラ信号と所定の周波数が混合されることになり、こ
のミキサ１２，１４の出力を加減算器１６．１８にて複
索演算することにより、離散化信号を所定周波数だけシ
フトさせることができる。

次いで、前記加減算器１６．１８には低域フィルタ２４
　ａ、　　２４　ｂが接続され、ここで信号の高調波成
分が除去される。

そして、この低域フィルタ２４ａ、２４ｂには第２の周
波数シフト器３４が接続されるが、この第２のの周波数
シフト器３４はミキサ２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂ
と加減算器３０．３２から構成されており、ここでフィ
ルタ出力について前記シフトした分の周波数がちとに戻
されることになる。

本発明は以上の構成から成り、その作用を第２図を参照
しながら説明する。

図には各ブロックでの信号処理波形が示されており、図
（Ａ）には折返し信号２００が現れた復調された受信ド
プラ信号が示され、この受信信号がサンプラ１０ａ、１
０ｂに供給される。すなわち、この受信信号はＤＣ成分
を中心として±ＰＲＦ／２の範囲内で検出されており、
折返し信号２００が図のように本来あるべき位置の反対
側の低い周波数領域に現出することになる。

そして、この受信信号は送信超音波パルス波の繰返し周
波数、つまり繰返し周期をＴとすると１／Ｔの周波数と
同一の周波数でサンプリングされるので、図（Ｂ）に示
されるような離散化信号となる。この場合、装置では実
数部と虚数部の信号が別個に処理されているが、これを
合わせたものとして以下に説明する。

この離散化信号は図（Ｂ）から明らかなように、送信の
繰返し周波数と同じ周波数でサンプリングするので、周
波数スペクトラムで考えると、信号が離散化された結果
、周波数軸にスペクトラムが順次並んだ状態となり、折
返し信号が＋ＰＲＦ／２を超えた本来の位置につながる
ことになる。

そして、この離散化信号は第１の周波数シフト器１９に
供給されて所定の周波数ｆ　だけシフトされる。すなわ
ち、ミキサー２ａ、１４ｂにはｃｏｓ　２ｙｒｆ　　ｔ
　（１００）が周波数発生器２０がら、ミキサー２ｂ、
１４ａには５ｉｎ２πｆ　　ｔ（１０１）が移相器２２
から供給されこれらの信号は離散化信号と混合されてお
り、また加算器として動作する加減算器１６はミキサー
２ａとミキサ１２ｂの出力を加算し、減算器として動作
する加減算器１８にはミキサー４ａとミキサー４ｂの出
力を減算する。そうすると、所定の周波数ｆだけ低い方
にシフトされた複素信号となり、図（Ｃ）に示されるス
ペクトルを持つ信号となる。

次いで、加減算器１６．１８から出力された信号は低域
フィルタ２４にて高調波成分が除去され、図（Ｄ）に示
されるようにドプラ偏移周波数が検出可能な信号となる
。しかし、このフィルタ出ヵは周波数がシフトされた状
態の信号であるがら、これをもとに戻す必要がある。

従って、このフィルタ出力は第２の周波数シフト２″ｅ
ｉ３４にて前記所定の周波数ｆ　だけ高い方にシフトさ
れる。すなわち、第１の周波数シフト器１９の場合と同
様にミキサ２６ａ、２８ｂにはｃｏｓ　２ｙｒｆｏｔ　
（１００）の信号が、ミキサ２６ｂ、２８ａにはｓｉｎ
　２πｆｏｔ　（１０１）の信号が供給されこれらの信
号はフィルタ出力信号と混合されており、また減算器と
して動作する加減算器３０はミキサ２６ａとミキサ２６
ｂの出力を減算し、加算器として動作する加減算器３２
はミキサ２８ａとミキサ２８ｂの出力を加算する。そう
すると、フィルタ出力は所定の周波数ｆ　だけ高い方に
シフトされ、図（Ｅ）に示されるスペクトルを持つ信号
となる。

この図（Ｅ）に示される第２の周波数シフト器３４の出
力信号は、図（Ａ）に示される折返し信号が本来あるべ
き高い周波数領域に置き換えられたドプラ音声信号とな
り、不連続であった信号は再構成され、連続した音声信
号となる。従って、このドプラ音声信号を処理すれば運
動する反射体の正確な速度を求めることができ、速度を
連続した可聴音として聞くことにより、診断部位の運動
状態を容易に判断することが可能となる。

また、前記実施例では超音波診断を可聴音で行っている
が、ドプラ信号出力回路の出力に基づいて運動する反射
体を画像表示することもでき、この場合はドプラ信号出
力回路の出力を周波数解析器及び画像表示器から成る処
理回路に供給することにより行われ、折返し現象のない
速度信号にて運動反射体の運動状態を精度よく画像表示
することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、復調された受信
ドプラ信号を離散化して再構成するようにしたので、折
返し信号を本来の位置につなげることができ、実質的に
折返し現象のないドプラ信号を得ることが可能となる。

従って、運動反射体の速度状況を連続的な可聴音として
聞くことができ、あるいは正確な２次元画像として表示
することができ、これらにより良好な超音波診断を行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置に用いられるドプ
ラ音声信号出力回路の主要構成を示すブロック図、 第２図は第１図の回路の各ブロックでの処理信号のスペ
クトラムを示す波形図、 第３図は折返し現象を示す説明図である。 １０　・・・　サンプラ １２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、２６ａ、２６ｂ、２
８ａ、２８ｂ　　−・・　ミキサ１６．１８，３０．３
２　　・・・　加減算器１９　・・・　第１の周波数シ
フト器 ２０　・・・　周波数発生器 ２４ａ、２４ｂ　　・・・　低域フィルタ３４　・・・
　第２の周波数シフト器。 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体内に一定の繰返し周波数で超音波パルス波
   を放射し、運動する反射体からの反射エコー信号を復調
   して運動速度情報であるドプラ偏移周波数信号を検出す
   る超音波診断装置において、復調された受信ドプラ信号
   を超音波パルス波の繰返し周波数でサンプリングし離散
   化信号として出力するサンプラと、この離散化信号を所
   定の周波数だけシフトさせる第１の周波数シフト器と、
   この第１の周波数シフト器出力の高調波成分を除去する
   低域フィルタと、この低域フィルタ出力を前記所定の周
   波数だけもとに戻すための第２の周波数シフト器と、か
   ら成るドプラ信号出力回路を備えたことをを特徴とする
   超音波診断装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の装置において、ドプ
   ラ信号出力回路をドプラ音声信号出力回路とし、被検体
   内運動反射体の運動状態を可聴音で出力することを特徴
   とする超音波診断装置。
3. （３）特許請求の範囲（１）記載の装置において、ドプ
   ラ信号出力回路の出力を周波数解析器及び画像表示器か
   ら成る処理回路に供給し、被検体内運動反射体の運動状
   態を画像表示することを特徴とする超音波診断装置。