JPS63315039A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を用いて生体の８モード像の如くの解
剖学的情報、Ｍモード像の如くの生体内の運動臓器の運
動情報、ドツプラ効果を利用した血流情報の如くの生体
内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像化する超
音波診断装置に関し、特に操作が簡単にして的確な移動
物体の移動に伴う機能情報を得ることができるようにし
た超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、血流イメージングを代表例とするドプラ効果を利用
した生体内の移動物体の移動に伴う機能情報等を用いて
診断に供するようにしている。

また、超音波の生体内に対する走査法の代表的なものに
は、電子走査と機械走査とがある。ここで、電子走査法
について説明する。

すなわち、複数の超音波撮動子を並設してなるアレイ型
超音波ブＯ−ブを用い、リニア電子走査であれば、超音
波撮動子の？！数個を１単位とし、この１単位の超音波
振動子について励振を行ない超音波ビームの送波を行う
方法であり、例えば、順次１振動子分づつピッチをずら
しながら１単位の素子の位置が順々に変わるようにして
励振してゆくことにより、超音波ビームの送波点位置を
雷予約にずらしてゆく走査である。

そして、超音波ビームがビームとして集束するように、
励振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置する
ものと側方に位置するものとでその励振のタイミングを
ずらし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波
の位相差を利用し反射される超音波を集束（Ｎ子フォー
カス）させる。

そして、励振したのと同じ振動子により反射超音波を受
波して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報
を例えば断層像として形成し、陰極Ｉ！！管等に画ゆ表
示する。

また、セクタ電子走査であれば、励振される１単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波
ビーム１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子
の励振タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆく
ものであり、後の処理は基本的には上述したリニア電子
走査と同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に、振動子（
探触子）を走査機構に取付け、走査機構を運動させるこ
とにより超音波走査を行う機械走査もある。

一方、映像法には、超音波送受信に伴う信号を合成して
断層像化するＢモード像以外に、同一方向固定走査によ
るＭモード像が代表的である。これは、超音波送受波部
位の時間的変化を表わしたものであり、特に心臓の如く
動きのある臓器の診断には好適である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドアラ法
は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像
化する方法であり、これを以下詳細に説明する。すなわ
ち、超音波ドアラ法は、超音波が移動物体により反射さ
れると反射波の周波数が上記移動物体の移動速度に比例
して偏移する超音波ドプラ効果を利用したものである。

具体的には、超音波レートパルス或いは連続波を生体内
に送波し、その反射波エコーの位相変化より、ドプラ効
果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た深さ位
置における移動物体の運動情報を得ることができる。こ
れは、生体内における一定位置での、血流の流れの向き
、乱れているか整っているかの流れの状態、流れのパタ
ーン、速度の絶対値等の血流の状態を知ることができる
。

次に装置について説明する。すなわち、超音波エコーか
ら血流情報を得るためには、ある所定方向に超音波パル
スを所定回１！ｌ繰返して送波し、受波されたエコーを
位相検波することにより位相情報を取出す。この信号を
ディジタル化し、動いていない或いは動きの遅い成分を
除去するために、ディジタルフィルタに通す。そして、
フィルタを通過した信号を周波数解析する。

これにより、解析した周波数は、移動物体の動きによっ
て生じたドプラ偏移周波数であり、血流速度等の血流情
報として、申独又はＢモード幽やＭモード像に唾畳して
表示する。

上述のディジタルフィルタは、＾域通過フィルタであり
、どこまで遅い成分を検出するかを決定するつまり通過
帯域の下限を設定する要素をカットオフ周波数と称して
いる。

このカットオフ周波数は、フィルタの回路の定数で決定
されるものであるが、フィルタの観測時間Ｔ（フィルタ
に位相検波出力が入る時間）が短いので、略１／Ｔに対
応する周波数より低く設定したカットオフ周波数によっ
ては、フィルタ特性は劣化し、所望の低域除去特性を発
揮できないものとなる。

このため、観測時間Ｔによってはカットオフ周波数を下
げることができない、つまり血流検出の特性が劣化する
、という問題が生じる。

従来、以上のような原理に基づくカットオフ周波数は、
レート（超音波パルスの繰返し周期）。

１ラスタのパルス数（１ラスタに繰返してパルスを送受
する繰返し回数）等を理解した操作に習熟している操作
者が用途０画像の状態に応じて所望の値に切換えるよう
に、操作パネルにて設定していた。例えば、腹部血管の
ように、血液の速度が比較的遅く、血管、臓器等もその
動きがあまり速くない場合には、カットオフ周波数をで
きるたけ低く設定するように操作していた。

しかし乍、上述したフィルタ原理に基づくカツトオフ周
波数の設定は、操作に習熟するには容易でなく、また、
緊急を要する診断時にはたとえ日頃は操作に習熟してい
る操作者であっても、要領を（ｑない操作になってまう
ことがあり、結局は、適切なカットオフが設定できず、
本来の低速度検出能を発揮できないものとなっていた。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の技術においては、超音波ドプラ効果に
伴う情報を得る場合、用途１画像の状態に応じて所望の
値にカットオフ周波数を切換える構成であり、カットオ
フ周波数の切換操作に習熟するには容易でなく、また、
緊急を要する診断時にはたとえ日頃は操作に習熟してい
る操作者であっても、要領を傳ない操作になってまうこ
とがあり、結局は、適切なカットオフ周波数を設定でき
ず１本来の低域検出能を発揮できない、という問題点が
あった。

そこで本発明の目的は、適切なカットオフ周波数を設定
して低域検出能を充分に発揮した超音波ドツプラ効果に
伴う情報を得ることができる超音波診断装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決し且つ目的を達成するために
次のような手段を講じたことを特徴としている。すなわ
ち、本発明は、カットオフ周波数が可変型のフィルタ手
段を備え、該フィルタ手段にドツプラ偏移を受けた超音
波受信信号を通し、前記受信信号のドプラ効果に伴う情
報を得るようにした超音波診断装置において、前記カッ
トオフ周波数を超音波送受波の走査形態に応じて設定す
るＩＩＩ＠手段を具備したことを特徴とする。

（作用） このような構成によれば、制御手段では、超音波送受波
の走査形態として例えばレート、１ラスタのパルス数等
のａｍ時間を計算するのに必要なパラメータにより実現
可能な最低のカットオフ周波数を自動設定できることか
ら、カットオフ周波数の原理を理解する必要がなくして
適切なカットオフ周波数を設定でき、本来の低域検出能
を発揮した超音波ドプラ効果に伴う情報を得ることがで
きる。

（実施例） 以下本発明にかかる超音波診断装置の一実施例を第１図
を参照して説明する。

本実施例装置は、例えばセクタ電子走査用プローブと超
音波ドプラ用プローブとを複合して一体構成とし、被検
体Ｐの体表上に当てられＢ又はＭモード送受信及びドプ
ラ送受信が行なわれる探触子１を有し、Ｂ又はＭモード
送受信及びドプラ送受信のための送信制御を行う送信系
ＵＴを有し、Ｂ又はＭモード送受信にかかわるエコー信
号を受信してＢ又はＭモード像を生成するＢ又はＭモー
ド受信光ＵＲを有し、ドプラ受信にかがわるエコー信号
を受信してドアラ象を生成するドプラ受信系ＬＪＤを有
し、Ｂ又はＭモード受信光ＵＲとドプラ受信系ＬＩＤと
による２つの画像をそれぞれ単独又は重畳して表示する
表示系ＬＪＭを有し、これら８系を制御するシ１神系Ｌ
ＪＣを有して構成されている。

以下各県を詳細に説明する。

送信系ｕＴは、送信系におけるレートパルスやドプラ受
信系における移相のための制御信号を発生する基準信号
発振器２を有している。また、この基準信号発振器２か
らの基準信号に基づきレートパルスを発生するレートパ
ルス発生回路３を有している。さらに、このレートパル
ス発生回路３からのレートパルスに基づき探触子１の各
振動子を所望の遅延時間を持って励振するためのパルス
を発生するバルサ４を有している。このバルサ４の駆動
により、Ｂ又はＭモードセクタ走査では各振動子からの
超音波ビームを扇状に送波し、後述する受波回路５によ
り受波し、また超音波ドプラでは、２次元向流像を得る
ために１つの方向にレートパルスに基づいて繰返し一定
回数の超音波パルスを一定繰返し周期で送波し、後述す
る受渡回路７により受波するものである。

Ｂ又はＭモード受信光ＵＲは、探触子１がらの８又はＭ
モードにかかわるエコー信号を所望の遅延時間を持って
受波し増幅する受波回路５を有している。また、この受
波回路５の出力を例えばＢモード像生成のため検波する
対数特性を有する検波回路６を有している。

ドプラ受信系ＵＤは、探触子１からの超音波ドプラにか
かわるエコー信号を増幅する受渡回路７を有している。

またこの受波回路７の出力をそれぞれ外部入力される参
照信号に基づき直交検波する第１．第２の検波回路８ａ
、ｓｂを有している。

さらに、この第１．第２の検波回路８ａ、８ｂによる直
交検波出力をディジタル化して、被検体Ｐの深度方向に
別々にフィルタリングされて繰返して返ってくる信号の
うち変化しない成分を除去する第１．第２のカットオフ
周波数可変型多チヤンネルフィルタ回路９ａ、９ｂを有
している。さらにまた、この第１．第２の多チヤンネル
フィルタ回路９ａ、９ｂのそれぞれの出力を、各深度毎
に周波数解析がなされ、平均周波数２周波数の分散等の
周波数情報を得る多チヤンネル周波数解析器１０を有し
ている。

また、ドプラ壺信系ＵＤは、第１．第２の検波回路８ａ
、８ｂによる直交検波出力を、外部から入力され設定さ
れる検出位置からのエコーに相当する信号が入力される
間これを通す第１．第２のレンジゲート回路１１ａ、１
１ｂを有している。

また、この第１．第２のレンジゲート回路１１ａ。

１１ｂの出力における所定周波数帯域の成分を通す第１
．第２のバンドパスフィルタ回路１２ａ。

１２ｂを有している。さらに、この第１．第２のバンド
パスフィルタ回路１２ａ、１２ｂの出力における周波数
偏移分布を解析する周波数解析器１３を有している。

表示系ＬＪＭは、Ｂ又はＭモード受信系ＬＪＲからの例
えばＢモード像情報と、ドプラ受信系ＵＤからの周波数
情報及び周波数偏移分布に基づく２次元血流像情報とを
、例えば同一画面に重畳表示するため、超音波走査方向
とエコー深さ位置に対応した画素位置の映像信号に処理
を行う表示回路１４を有している。また、この表示回路
１４により得たＢモード像情報と周波数情報及び２次元
血流像情報とを、図示の如くＢモード像ＬＪＩＢと周波
数情報ＬＪＩＦＩ及び２次元血流像Ｕ　Ｉ　Ｆ２として
重畳表示するモニタ１５を有している。

制御系ＵＣは、Ｂ又はＭモード走査の選択、超音波ドプ
ラモードの形態の選択、Ｂ又はＭモード像と超音波ドプ
ラ懺との単独表示又は重畳表示の選択、レートパルスの
周期や１つの方向にパルスを繰返す回数の選択等を行う
スキャン制御回路１６を有している。また、スキャン制
卸回路１６からのスキャン制御信号及びレートパルス発
生回路３からのレートパルス設定信号に基づきバルサ４
、受波回路５．受波回路７の遅延時間を調整するラスク
アドレスを発生するラスクアドレス発生回路１７を有し
ている。さらに、第１．第２の検波回路８ａ、８ｂに対
して直交検波に用いる互いに９０°位相が異なる２つの
参照信号を基準信号発信器２からの基準信号により生成
する移相回路１８を有している。また、２次元血流幽を
得る位置を決定する検出位置決定回路１９を有している
。

さらに本実施例の新規な構成として制御系ＵＣは、スキ
ャンＩｂ１ｌｌｌ１回路１６に連動して自動釣に第１、
第２のカットオフ周波数可変型多チヤンネルフィルタ回
路９ａ、９ｂの最適なカットオフ周波数を、走査形態と
して例えばレート周波数ｆｒと１ラスクのパルス数Ｎｋ
ｍＷづきＮ／ｆｒに設定するためのカットオフ制御回路
２０を有している。

以上の如くの構成によれば、先ず、制御系ＵＣの制御に
より送信系ｔＪＴが動作して探触子１は例えばＢモード
像を生成するべく超音波セクタ電子走査を行ない、Ｂ又
はＭモード受信光ＵＲではＢモード像情報を得ると共に
ドプラ受信系ＵＤでは２次元血流像情報と周波数情報を
得、表示系ＵＭのモニタ１５上に８モード像ＬＩＩＢと
周波数情報ＵＩＦＩ及び２次元血流像ＵＩＦ２とを重畳
表示するようになる。

ここで、本実施例のカットオフ制御回路２０では、カッ
トオフ周波数を次のように決定する。すなわち、レート
（超音波パルスの繰返し周期）。

１ラスタのパルス数（１ラスタに繰返してパルスを送受
する繰返し回数）についての例えばコード情報が与えら
れ、このコード情報により用途２画像の状態に応じた適
切な値が算出され、第１．第２の多チヤンネルフィルタ
９ａ、９ｂに与えられるものである。この場合、第２図
はフィルタ特性を示す図であるが、この図に示すレート
周波数ｆｒと１ラスクのパルス数Ｎに対してカットオフ
周波数ｆｃを、ｆｒ／Ｎ１．：設定するように制御する
ことが可能であり、これ以下にカットオフ周波数を下げ
ると、観測時間（Ｎ／ｆｒ　）による周波数の拡がりの
ため低域除去ができなくなる限界に固定できたことにな
る。

従って、腹部血管のように、血液の速度が比較的遅く、
血管、臓器等もその動きがあまり速くない場合でも適切
なカットオフ周波数を設定でき、本来の低速度検出能を
発揮できるようになる。この場合、操作に習熟していな
い操作者でも、また、緊急を要する診断時であっても、
適切なカットオフが設定でき、有利である。

本発明は次のように変形して実施してもよい。

すなわち、操作者の選択により上記下限以上のカットオ
フ周波数が選択されたとき、その選択通りにカットオフ
周波数を出力し、下限以下のカッｌ−オフ周波数を選択
した場合はこの下限のカットオフ周波数を出力するよう
に自動設定と手動設定とを関連付けて制御する構成とし
てもよい。

また、上記では、カットオフ周波数を決定するデータと
しては、レート周波数ｆｒや１ラスタのパルス数Ｎを用
いたが、探触子１の周波数、Ｂモードであるか又はＭモ
ードであるかのデータ等を用いてもよい。

さらに、上記では電子走査型の装置への適用例であるが
、機械走査型の装置に適用してもよい。

この場合、カットオフ周波数を決定するデータとしては
、探触子の回転速度、超音波ビーム幅を用いる。

なお、上記の構成例では、Ｂモード像と周波数情報及び
２次元血流像とを重畳表示する構成であるが、Ｍモード
像と周波数情報及び２次元血流性とを重畳表示する構成
、８モード像又はＭモード像と周波数情報及び２次元血
流像とを別個に表示する構成、上記の構成において周波
数情報及び２次元向ＦＩｌ像のうち少なくとも一方を表
示する構成であってもよい。また、カットオフ制御回路
２０としては、ハードウェア、ソフトウェアのいずれの
構成を採用してもよい。

この飽水発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施できるものである。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、フィルタ手段のカットオ
フ周波数を超音波送受波の走査形態に応じて設定する制
御手段を具備したことにより、制一手段では、超音波送
受波の走査形態として例えばレート、１ラスタのパルス
数等の観測時間を計算するのに必要なパラメータにより
実現可能な最低のカットオフ周波数を自動設定できるこ
とから、カットオフ周波数の原理を理解する必要がなく
して適切なカットオフ周波数を設定でき、本来の低域検
出能を発揮した超音波ドプラ効果に伴う情報を得ること
が可能な超音波診断装置が提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる超音波診断装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第２図はフィルタのカットオフ周
波数とレート周波数との関係を示す図である。 ＵＴ・・・送信系、ｔＪＲ・・・Ｂ又はＭモード受信系
、ＵＤ・・・ドプラ受信系、ＵＭ・・・表示系、ＵＣ・
・・制卸系、２０・・・カットオフ制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カットオフ周波数が可変型のフィルタ手段を備え、該フ
   ィルタ手段にドップラ偏移を受けた超音波受信信号を通
   し、前記受信信号のドプラ効果に伴う情報を得るように
   した超音波診断装置において、前記カットオフ周波数を
   超音波送受波の走査形態に応じて設定する制御手段を具
   備したことを特徴とする超音波診断装置。