JPS6346143A - 血流測定用超音波探触子 - 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） この発明は、超音波断層法により断層像を得ると同時に
超音波ドツプラ法により生体内血流速を測定する超音波
血流測定装置に用いられる超音波探触子に関する。

（従来の技術） 超音波ドツプラ効果を用いて生体内の血流速を測定する
方法は、以前よりよく知られている。特に超音波パルス
ドツプラ法を用いれば生体内の一定部位における血流速
測定が可能であるが、ドツプラ法のみでは測定部位がど
こであるかを確認することができない。そこで、超音波
断層法と超音波パルスドツプラ法を組合わせて、生体内
で測定しようとする部位を断層像で確認した上で血流速
ΔＩＩＪ定を行なう方法が提案されている。

第１図は、このような方法による血流測定に用いられる
超音波探触子の一例を示したもので、断層像用振動子１
とドツプラ用振動子２とをアーム３で結合している。

（発明か解決しようとする問題点） しかしながら、このようなものでは実際の使用に際し、
各振動子１，２を保持して位置決めを行なうのに両手を
必要とするため、取扱いが煩雑であり、また再振動子１
，２の位置関係が測定中に狂い易い欠点があった。

特に、ドツプラ用振動子２に関しては、血流によるドツ
プラ効果を良好に生じさせるためには、この振動子２に
よるドツプラ用超音波ビームを血流に対して鋭角をなす
ようにその傾斜を保つことが重要であるが、第１図の構
成ではこれが困難であり、正確な血流測定を行なえない
原因となっている。

この発明の目的は、断層像と血流による超音波ドツプラ
信号を同時に検出することができ、取扱いが容易で、安
定、正確な血流測定を行なうことができる血流測定用超
音波探触子を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、生体内の超音波断層像を得るための多数の振
動子エレメントを配列し順次駆動することで互いに平行
な超音波ビームを送波する断層像用アレイ振動子と、生
体内の前記断層像の断層面内の血流による超音波ドツプ
ラ信号を抽出するためのドツプラ用振動子とを、筐体の
生体接触面側に配置し、前記断層像用アレイ振動子の超
音波送受波面と前記ドツプラ用振動子の超音波送受波面
に対し直角の方向とが鋭角をなすように一体化してなる
ものである。

（作用）′ 上記の構成によれば、断層像用アレイ振動子とドツプラ
用振動子とは筐体（以下、ケースと称する）を介して一
体の構造となっているため、その位置関係は一定に保た
れる。よって、安定、正確な血流測定を行なうことがで
きる。

（実施例） 以下、この発明を実施例により詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例に係る超音波探触子の構成
を示す図で、ケース１０の前面に断層像用アレイ振動子
１１とドツプラ用振動子１２が配置されている。断層像
用アレイ振動子１１は生体内の断層像を得るためのもの
で、多数の細長い板状の振動子エレメントを一列に配列
したものである。

一方、ドツプラ用振動子１２は生体内の上記断層像の断
層面内の血流による超音波ドツプラ信号を抽出するため
のもので、−個（ないし小数）の板状振動子からなる。

ここで、断層像用アレイ振動子１１とドツプラ用振動子
１２は、図示のように断層像用アレイ振動子１１の超音
波送受波面（振動子エレメント配列面）１１−と、ドツ
プラ用振動子１２の超音波送受波面１２′に対し直角な
方向となす角度θが鋭角、例えばθ−４５°となるよう
な位置関係でケース１０に固定されている。

なお、１３は断層像用アレイ振動子１１およびドツプラ
用振動子１２の背面に設けられた超音波吸収体、１４は
支持体、１５は各振動子に接続されたケーブルであり、
ケーブル１５はケース１０の外部に導き出されている。

各振動子１１．１２は装置本体からケーブル１５を通し
て送られてきたパルス電圧が印加されることにより超音
波を発生し、生体内に向けて送波する。一方、生体内で
反射された超音波は各振動子１１．１２により受波され
電気信号として取出され、ケーブル１５を通して装置本
体に送られて処理されることにより、断層像の表示や血
流による超音波ドツプラ信号の抽出が行なわれる。断層
像用アレイ振動子１１は、例えば最初図の右端から８本
が同時に選択されて超音波の送受波を行ない、次に左側
に１本ずれた８本が選択されるといった具合に順次８本
づつ選択され、左端までくるとまた右端から選択される
。

このような動作が繰り返されることにより、振動子１１
からの超音波ビームは振動子エレメントの間隔と同じ間
隔で右から左に高速走査され、実時間で断層像を得るこ
とができる。

上記構成の超音波探触子を用いれば、断層像用アレイ振
動子１１をドツプラ用振動子１２が一体に設けられてい
るため、片手で操作でき取扱いが容易であるのみならず
、両振動子１１．１２が前述の如き位置関係に固定配置
されているため、ドツプラ用振動子１２によって血流に
よる超音波ドツプラ信号を確実に抽出することができる
。

すなわち、この超音波探触子を実際に使用するに際して
は、振動子１１．１２の超音波送受波面１１−．１：ｌ
”を体表に密着させるが、そのとき血管は体表とほぼ平
行であることから、ドツプラ用振動子１２より長い寸法
を持つアレイ振動子１１の超音波送受波面１１−と血流
方向とがほぼ平行となる。このため、ドツプラ用振動子
１２の超音波送受波面１２゛と直角な方向、つまりドツ
プラ用超音波ビームの方向は、必然的に血流方向に対し
てなす角度がθにほぼ等しくなり鋭角となる。従って、
ドツプラ用振動子１２が受波したドツプラ用超音波ビー
ム血流によるドツプラ効果、つまりドツプラ周波数偏移
を良好に生じ、超音波ドツプラ信号の抽出が容易となる
。

しかも、断層像用アレイ振動子１１とドツプラ用振動子
１２とはケース１０を介して一体の（シ造となっている
ため、その位置関係は一定に保たれる。これらのことか
ら、この発明によれば安定、正確な血流測定を行なうこ
とができる。

次に、第３図を参照して上記超音波探触子を用いた血流
ＡＪ１定装置について説明する。第３図において、水晶
発振器３０は基準発振器であり、例えば１０ＭＨｚのク
ロックパルスを発生している。

この発振器３０の出力側に設けられた可変分周回路３１
は、分周比が１．１／２、・・・・・・１１５の如く切
換えられるようになっており、例えば５ＭＨｚのドツプ
ラ用振動子を使用するときは分周比１／２′に設定され
る。この可変分周回路３１の出力（５Ｍ　Ｈｚ　）の一
部は第２の１／Ｎ分周回路３２へ、他の一部はミキサ４
１に入力される。

１／Ｎ分周回路３２はレート周波数を決定するもので、
例えばＮ−１０００であり、その出力（５ｋＨｚ）は走
査回路３４およびフリップフロップ３３に入力され、フ
リップフロップ３３のＱ出力は走査回路３４と断層像を
得るためのリニア電子走査回路３５に、Ｑ出力はドツプ
ラ信号を得るためのバースト発生器３９にそれぞれ入力
される。

走査回路３４の出力は、リニア電子走査回路３５および
ＣＲＴ４７の水平、垂直軸端子に入力され、リニア電子
走査回路３５内の超音波ビームを走査させるための電子
スイッチの切換制御を行なうと同時に、そのビームに対
応した方向にＣＲＴ４７上の走査線を掃引する。走査回
路３４は、またドツプラ用超音波ビームの方向に対応し
た走査線をＣＲＴ４７の断層像上に対応させて表示させ
ると同時に、レンジゲート回路５０によってその走査線
上に設定された血流測定部位を輝点によりＣＲＴ４７上
に指示する。レンジゲート回路５０は１／Ｎ分周回路３
２の出力であるレートパルスから、可変分周回路３１の
出力をカウントして、カウント数によりレンジつまり血
流測定部位置の、栗さを決定する。レンジゲート５０の
出力は後述するサンプルホールド回路４３にも入力され
、これによりサンプルホールド回路４３はレンジに対応
する時刻の信号のみをサンプルして、バールドする。バ
ースト発生器３９はフリップフロップ３３のＱ出力が与
えられて一定周期でバースト電圧を発生し、ドツプラ用
振動子１２を駆動する。これにより、ドツプラ用振動子
１２から生体内へドツプラ用超音波ビームが送波される
。そして生体内の反射波は、ドツプラ用振動子１２で受
波されて電気信号として取出され、増幅器４０で増幅さ
れた後、ミキサ４１に入力される。いま、ドツプラ用振
動子１２に５ＭＨｚの振動子を用いたとすると、可変分
周回路３１は分周比１／２で５ＭＨｚを出力しているが
、これがミキサ４１で反射波信号と混合されることによ
り反射波信号か位相検波される。どの位相検波出力は、
低域通過フィルタ４２を通して高周波成分（５Ｍ　Ｈｚ
以上）か除かれ、さらにサンプルホールド回路４３によ
って目的とする深さくレンジ）の値だけがホールドされ
る。サンプルホールド回路４３の出力はドツプラ用レー
ト周期［１／Ｎ分周回路３２の出力パルス間隔（２００
μｓ）の２倍（４００μｓ）］毎に新しい信号となり、
それか帯域フィルタ４４を通ると、いわゆるドツプラ偏
移周波数成分のみが抽出されて血流速度に比例した値と
なる。このドツプラ偏移出力はＦＦＴ４５で周波数分析
され、ＣＲＴ４７またはレコーダ４６に表示または記録
される。

一方、断層像を得るための信号は、リニア電子走査回路
３５により制御されるアレイ振動子１１により得られ、
振幅検波器４８で検波され信号処理回路４９で処理され
て、ＣＲＴ４７上に輝度変調信号として加えられ表示さ
れる。断層像用レートパルス間隔も１／Ｎ分周回路３２
の出力パルス間隔の２倍となる。すなわち、断層像用と
ドツプラ用レートパルスはフリップフロップ３３のＱ出
力、Ｑ出力として交互に出力されており、各々のレート
周波数は、例えば２．５ｋＨｚとなっている。

なお、ドツプラ用振動子１２が固定されている場合には
、ＣＲＴ４７上におけるドツプラ用ビームの方向は一定
であるが、後述するように回転する場合にはその角度θ
を検出して、走査線の角度をそれに合わせて変えるよう
にする。第４図はこの発明の他の実施例を示したもので
、ドツプラ用振動子１２は断層像用アレイ振動子１１の
一端側にその超音波送受波面に平行な軸１６を介して回
転可能に支持され、ドツプラ用振動子１２と一体化され
たアーム１７に形成された歯車１８およびウオームギア
１９を介してモータ２０に連結されている。これによっ
て、ドツプラ用振動子１２によるドツプラ用超音波ビー
ムの送受波方向を断層面内において変えることができる
。

なお、この場合ドツプラ用振動子１１の回転角度がポテ
ンショメータ２１により検出されることにより、前記Ｃ
ＲＴ４７上にドツプラ用超音波ビームの方向が表示され
る。

第５図はこの発明のさらに別の実施例を示したもので、
軸１６を中心に回転可能にしたドツプラ用振動子１２を
内蔵した小さなケース２２を断層像用アレイ振動子１１
を内蔵した超音波探触子ケース１０に着脱可能に固定し
た例である。この場合、ドツプラ用振動子１２は同図す
に示すようにモータ２０により歯車２３．２４およびア
ーム２５を介して軸１６を中心に回転する。ドツプラ用
振動子１２の他端をおさえているバネ２６はガタをなく
すためのものである。ドツプラ用振動子１２の回転角度
はやはりポテンショメータ２１で検出され、ドツプラ用
超音波ビームの送受波方向がＣＲＴ４７上に断層像と同
時に表示される。この第５図の実施例ではドツプラ用振
動子１２の着脱が可能であり、断層像だけ観測したい場
合あるいは振動周波数の異なるドツプラ用振動子を変換
する場合に適している。

これら第４図、第５図の実施例によればドツプラ用振動
子１２によるドツプラ用超音波ビームの方向を変えるこ
とができるため、その方向を血流測定に最適な状態に設
定可能であると共に、血流測定部位の選択の自由度も増
す。

この場合、回転個所は第１図のものと異なり軸１２のみ
の１個所であるから、振動子１１と１２の中心間距離は
一定に保たれる。

また、ドツプラ用振動子１２の回転制御をモータ等によ
り遠隔的に行なえるようにしたので、操作もいたって簡
単である。

以上説明した本実施例装置によれば、リニア電子走査方
式の利点である、生体の表面近辺において広範囲の断層
像が得られる点を生かしながら、生体内で体表に平行に
存在する血管の血流速測定を行なうこととができる。ま
た、断層像用及びドツプラ用の振動子面が生体に略密着
できるため、双方の超音波ビームの伝播距離を最小にし
ている。

これによって、ドツプラ用振動子面と血流速の測定点間
の距離及び断層像用ビームのレート周波数により最大値
が制限されるレート周波数を比較的高く設定でき、ひい
ては、サンプリング定理により制限される測定可能な血
流速の最大値を向上させることができる。

［発明の効果］ 以上の発明により、生体の体表近辺における断層像を得
る範囲を広くでき、しかも体表に対し平行して存在する
血管における血流速をも測定可能とする等、優れた効果
を奏するものである。また、断層像用及びドツプラ用の
両振動子が一定に保たれているため、安定、正確な血流
測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の血流測定用超音波探触子の一例を示す図
、第２図ａ、ｂはこの発明の一実施例に係る血流測定用
超音波探触子の断面図および正面図、第３図はこの発明
を適用した血流測定装置の全体的な構成を示す図、第４
図はこの発明の他の実施例に係る血流測定用超音波探触
子の断面図、第５図ａ、　　ｂはこの発明のさらに別の
実施例に係る血流測定用超音波探触子の外観図および要
部断面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体内の超音波断層像を得るための多数の振動子
   エレメントを配列し順次駆動することで互いに平行な超
   音波ビームを送波する断層像用アレイ振動子と、生体内
   の前記断層像の断層面内の血流による超音波ドップラ信
   号を抽出するためのドップラ用振動子とを、筐体の生体
   接触面側に配置し、前記断層像用アレイ振動子の超音波
   送受波面と前記ドップラ用振動子の超音波送受波面に対
   し直角の方向とが鋭角をなすように一体化してなること
   を特徴とする血流測定用超音波探触子。
2. （２）ドップラ用振動子はその超音波送受波面に平行な
   軸を支点として回転可能に断層像用アレイ振動子の一端
   側に配置されたものである特許請求の範囲第１項記載の
   血流測定用超音波探触子。
3. （３）ドップラ用振動子はモータにより遠隔的に回転制
   御されるものである特許請求の範囲第２項記載の血流測
   定用超音波探触子。