JPH01310647A

JPH01310647A - 超音波ドプラ装置

Info

Publication number: JPH01310647A
Application number: JP14178188A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Shiki; 栄一志岐; Hiroshi Furuhata; 博古幡; Osamu Tateishi; 修立石
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1989-12-14

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、超音波診断において使用され、エコートラ
ッキング手段を設けた超音波ドプラ装置に関する。

（従来の技術）従来、超音波ドプラ装置は例えば被検体の血管内の血流
情報の計測を行い、診断情報を得ている。しかし、この
超音波ドプラ装置に使用されるパルスドプラ法では、サ
ンプルポジションがある深さに固定されているので、揺
動する血管内に常在させることができず、血流情報を連
続的に得ることができなかった。そこでこの問題の解決
手段としてエコートラッキング法がある。このエコート
ラッキング法は、得られるエコー信号を常に追従するす
なわちトラッキングを行なうものであり、血管壁をＰＬ
Ｌ回路（Ｐｈａｓｅ　　ＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）により
追跡し、サンプルポジションを追跡点から一定距離に保
ち、血流内に常在させるようにしたものである。

第３図は前記エコートラッキング法を説明するためのタ
イミングチャートを示す図である。レートパルスａは超
音波パルスを送信する周期で発生するパルスであり、こ
のレートパルスａの後縁で送信パルスを発生している。

レートパルスａの間隔は例えば２５０μｓ（超音波繰返
し周波数４　ＫＨ２）である。受信エコー信号すは血管
から得られた信号であり、血管の前壁および後壁のエコ
ー、およびその間に血管内の血流による微弱なエコーが
現われている。トラッキングパルスＣはＰＬＬ回路等に
よりトラッキングを血管後壁（血管前壁でもよい）（図
中ＰＬ、Ｐ２）にかけることによりトラッキングパルス
ＴＰＩ　、ＴＰ２を発生するものである。このトラッキ
ングパルスＴＰは血管後壁の動きに追従して動くものと
なっている。サンプルポジションｄはあるレートのトラ
ッキングパルスから一定距離をおいて、次レートの血管
内にサンプルポジションが来るように調整されている。

したがって、サンプルポジションを常に血管内に位置さ
せるこ゛とができる。

一方、上記の方法に加えて直交位相検波回路のリファレ
ンス信号の位相をトラッキングパルスの動きに同期させ
る方法がある（追従型リファレンス信号ｅ）。この方法
は図示の如くあるトラッキングパルスの前縁からリファ
レンス信号の発振を開始し、次レートのサンプルポジシ
ョンパルスの後縁で停止させるものである。すなわちこ
の方法は血管が揺動することによりドプラ成分が発生し
、このドプラ成分が血流信号に加算されるので、この影
響を除去すべく設けられたものである。このようにエコ
ートラッキング法はサンプルポジションを常に揺動血管
内に位置させ、かつリファレンス追従型にして、血管の
揺動によるドプラ成分を除去する。

第４図は上記方法の作用を説明するためのタイミングチ
ャートを示す図であり、第５図はエコートラッキング回
路３の詳細を示す図である。

次に前記エコートラッキング法について第４図および第
５図を参照して説明する。レートパルスａに対する受信
エコーｂのうち、壁エコーの部分の時間軸が拡大して表
示されている。まず、前記受信エコーｂが波形整形回路
３４により波形整形され、ディジタル信号化された整形
波Ｃが得られる。

前記整形波Ｃの点α１でトラッキングがかけられるもの
とし、トラッキングパルスｄの幅は前記受信エコーｂの
半波長とする。そして前記整形波Ｃと、Ｌラッキングパ
ルス発生器３１からトラッキングパルスと、がそれぞれ
パルスＤｉ発生・ホールド回路３５．パルスＣｉ発生・
ホールド回路３６に入力される。これらによりそれぞれ
前記点α１より左側の面積はｅのＣＩ（（−）値）、右
側の面積はＤｉ（（＋）値）となる。そして加算器３７
により和Ｃ１ＩＤＩが求められる。パルスＡＩにおいて
は、ＩｃＩ　　ｌ＜ＩＤＩ　　＋であるので、（＋）の
値になる。このトラッキングパルスｄは常にＣｉ＋Ｄｉ
−０となるように移動するように制御される。ｆはその
制御の様子を示した図であり、Ｃｉ＋Ｄｉ値ホールド回
路３８によりＣｉ　＋Ｄ　１の値をホールドして積分回
路４１により積分曲線Ｆが得られる（（＋）の値なら増
加する。（−）の値なら減少する）。そして前記積分波
形と、鋸歯状波Ｅｉ発生器４２からの鋸歯状波Ｅｉ＋１
とが前記トラッキングパルス発生３３１に入力される。

そうすると、積分波形と、鋸歯状波ＥＬ＋１との交点で
トラッキングパルスＡｉ＋ｔが発生する。第４図の場合
には、Ｃ１ＩＤＩは（＋）であるので、Ｆは増加しＥ２
との交点０２点からトラッキングパルスＡ２が発生する
。そしてトラッキングパルスが追従型サンプルポジショ
ン発生器３２に入力されてサンプルポジションが血管内
に相当するエコーの位置に発生する。またトラッキング
パルスが追従型リファレンス信号発生器２４に入力され
て、トラッキングパルスに位相が同期したリファレンス
信号が発生する。

（発明が解決しようとする課題）然し乍ら、上記従来の超音波ドプラ装置にあトっては、次のような問題がある。前ラッキングパルスｄ
はＰＬＬ方式により発生し、また回路の構成がオペレー
ションアンプからなる積分回路４１及び鋸歯状波発生器
４２を用いたアナログ系統であること等によりジッタが
発生する。すなわち図示の如くトラッキングパルスｄの
パルスＡｔ　Ａ２の立上がり位置は前記積分回路４１と
鋸歯状波発生器４２との交点により決定され、この積分
回路４１及び鋸歯状波発生器４２の温度ドリフト等の特
性変化により前記パルスが左右に揺れてジッタが生じて
しまう。このため前記トラッキングパルスｄを基準とし
て発生させる追従型リファレンス信号も前記ジッタが発
生してしまう。その結果、前記リファレンス信号とＲＦ
倍信号のミキシングの際、前記リファレンス信号のジッ
タとＲＦ倍信号含まれるクラッタとの作用によりノイズ
が発生しその影響がドプラスペクトラム上にノイズとな
って現われ、画質すなわちＳ／Ｎ比が劣化してしまうと
いう問題があった。

そこで本発明の目的は、トラッキングパルスのジッタを
なくしてノイズを低減し、画質を向上し得る超音波ドプ
ラ装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決する為の手段）本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。すなわち本発明は、被検体の生体内
循環器組織中の血流に対して超音波を送信し、これによ
って得たエコー信号から前記血流によって偏移を受けた
ドプラ成分を弁別するに際し、前記エコー信号に対して
あるポイントを定め、このポイントを超音波送信レート
毎のエコー信号に追従させることにより前記弁別の精度
を高めるエコートラッキング手段を備えた超音波ドプラ
装置において、前記エコートラッキング手段は、前記被
検体から得られる波形整形されたエコー信号に同期させ
る如くトラッキングパルスを生成する手段を備えるよう
にしたものである。

（作用）このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。本発明によれば、被検体から得られるエコー信
号が波形整形され、パルス生成手段により前記整形波に
同期してトラッキングパルスが生成され、エコートラッ
キングが行なわれる。したがって、前記整形波にはジッ
タがほとんどなく、生成されたトラッキングパルスにも
ジッタはほとんど発生することなく、ノイズを低減でき
る。その結果、Ｓ／Ｎすなわち画質を向上できるので、
信頼性の高い超音波診断を行なうことが可能となる。

（実施例）第１図は本発明に係る超音波ドプラ装置の一実施例を示
す概略構成図である。なお従来の装置における部分と同
一部分については同一符号を付して説明する。この超音
波ドプラ装置は、送受信部１．ドプラ処理部２．エコー
トラッキング回路３、Ｂ／Ｍモード像検出部１８．合成
部１９１表示部２０で構成されている。本実施例が特徴
とするところは、前記エコ−トラッキング回路３内部の
トラッキング回路本体４の後段にフリップフロップ回路
（Ｆ／Ｆ）３３を設けた点にある。

前記送受信部１は、プローブ８に対する送信側として、
プローブ８にバースト信号を発射するバルサ１１．　　
このバルサ１１を駆動するバルサ駆動器１２゜送信信号
を遅延させるための送信遅延回路１３．後述する基準信
号発生器２２からの基準信号を受けて、これを分周して
レートパルス信号を発生するレートパルス発生器１４を
有している。前記プローブ８は超音波ビームを被検体９
の内部の血管１０に向けて送波し、受波したエコー信号
を後述するプリアンプ１５に送出するものである。また
前記送受信部１は、前記プローブ８に対する受信側とし
て、プローブ８からのエコー信号を増幅するプリアンプ
１５、エコー信号を遅延する受信遅延回路１Ｂ、加算器
１７を有している。

前記ドプラ処理部２は、次のように構成されている。直
交位相検波器２１は前記加算器１７からエコー信号を入
力しかつ後述する基準信号発生器２２または追従型リフ
ァレンス信号発生２Ｓ２４からの信号を入力して混合す
るミキサ２１ａと、このミキサ２１ａの出力信号から高
周波成分を除去しドプラ信号成分を瑣出すＬ　Ｐ　Ｆ　
２１ｂとを有している。リファレンス信号の位相を固定
する場合には、基準信号発生器２２のリファレンス信号
をスイッチ２３を介してミキサ２１ａに入力し、リファ
レンス信号の位相をトラッキングパルスに同期させる場
合には、追従型リファレンス信号発生器２４のリファレ
ンス信号をスイッチ２３を介してミキサ２１ａに入力し
ている。サンプル回路２５はＬ　Ｐ　Ｆ　２１ｂからの
信号をスイッチ２Ｂを介して後述する固定型サンプルポ
ジション発生器２７または追従型サンプルポジション発
生器３２からのサンプリングパルスを用いて血流エコー
に相当する部位をサンプリングし、積分・ホールド器２
５は前記サンプリングされた信号をサンプリングパルス
の幅だけ積分しかつｌレート分ホールドするものである
。Ｂ　Ｐ　Ｆ　２９は高い周波数成分および血管壁等の
不要な動きによるドツプラ偏移（クラッタ）を除去し、
演算部３０は前記信号を周波数分析している。

前記エコートラッキング回路３は、次のように構成され
ている。波形整形回路３４は前記加算３１７からエコー
信号を入力し、波形整形してディジタル信号化するもの
であり、トラッキング回路本体４は前記整形波を入力し
、ジッタを有するトラッキングパルスを発生している。

このトラッキングパルスを用いて、追従型リファレンス
信号発生器２４によりトラッキングパルスに位相の同期
したリファレンス信号を発生し、追従型サンプルポジシ
ョン発生器３２により血管内を追跡するサンプリングパ
ルスを発生する。

第２図は整形波に同期したトラッキングパルスを発生す
るタイミングチャートを示す図である。

トラッキングパルスｄは前記トラッキング回路本体４か
ら出力され、整形波Ｃは前記エコー信号を波形整形して
ディジタル化されたものである。前記Ｆ　／　Ｆ　３３
は前記トラッキングパルスｄおよび整形波Ｃを共に入力
し、前記トラッキングパルスｄが“Ｈ”のとき整形波Ｃ
の立ち上がりα１を用いてパルスを生成し、前記追従型
リファレンス信号発生器２４に出力するものとなってい
る。サンプルポジション発生器３２はＦ　／　Ｆ　３３
からのトラッキングパルスを受け、サンプルポジション
信号を発生して前記スイッチ２６に出力している。また
追従型リファレンス信号発生器２４はＦ　／　Ｆ　３３
からのトラッキングパルスに同期してリファレンス信号
を発生し、前記スイッチ２３に出力している。

次にこのように構成された実施例の作用を説明する。被
検体に送波された超音波パルスは、血管ｌＯで反射され
てプローブ８により受波され、エコー信号はプリアンプ
１５．受信遅延回路１６．加算器１７を介してＢ／Ｍモ
ード像検出部１８とミキサ２１ａおよび波形整形回路３
４に出力される。エコー信号は前記波形整形回路３４に
より第４図に示す如く波形整形されディジタル信号化さ
れる。そしてこの整形波Ｃはトラッキング回路本体４に
より第４図に示す如く処理されて積分され、この積分さ
れた信号と鋸歯状波との交点でジッタを有するトラッキ
ングパルスｄが発生し、Ｆ　／　Ｆ　３３に出力される
。

Ｆ　／　Ｆ　３３には前記トラッキングパルスｄおよび
前記整形波Ｃとが入力され、トラッキングパルスｄが“
Ｈ”のとき整形波Ｃの立ち上がりαｌによりトラッキン
グパルスｇが生成される。そしてこのトラッキングパル
スｇが前記追従型リファレンス信号発生器２４を駆動す
る。このリファレンス信号はスイッチ２３を介して　キ
サ２１ａに入力される。

そうすると、エコー信号はミキサ２Ｌａにより前記追従
型リファレンス信号と混合され、Ｌ　Ｐ　Ｆ　２１ｂに
より低域フィルタリングされ直交位相検波される。この
検波出力は、サンプル回路２５によりサンプリングされ
、積分・ホールド回路２８を介してＢＰＦ２９により高
い周波数成分及びクラッタが除去され、さらに演算部３
０により周波数分析され、血流情報を得ることができる
。

このように本実施例によれば、エコートラッキング回路
３の波形整形回路３４により被検体から得られるエコー
信号が整形され、Ｆ　／　Ｆ　３３によす前記整形波Ｃ
に同期してトラッキングパルスｇが生成され、エコート
ラッキングが行なわれる。したが−７て、前記整形波Ｃ
にはジッタをほとんど有しないので、生成されたトラッ
キングパルスｇにもジッタをほとんど有することなく、
ノイズの発生が防止できる。その結果、Ｓ／Ｎすなわち
画質を向上することができるので、信頼性の高い超音波
診断を行なうことが可能となる。したがって、例えば第
６図に示すようなトラッキングパルスｇを用いたドプラ
スペクトラム上のノイズｎ１は第７図に示すような従来
のトラッキングパルスｄを用いたときのドプラスペクト
ラム上のノイズｎ２に比較し、バックグランドノイズが
大幅に減少できる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能で
あるのは勿論である。

［発明の効果］本発明によれば、被検体の生体内循環器組織中の血流に
対して超音波を送信し、これによって得たエコー信号か
ら前記血流によって偏移を受けたドプラ成分を弁別する
に際し、前記エコー信号に対してあるポイントを定め、
このポイントを超音波送信レート毎のエコー信号に追従
させることにより前記弁別の精度を高めるエコートラ・
ソキング手段を備えた超音波ドプラ装置において、前記
エコートラッキング手段は、前記被検体から得られる波
形整形されたエコー信号に同期させる如くトラッキング
パルスを生成する手段を備えるようにしたので、トラッ
キングパルスのジッタがなくなり、ノイズが低減でき、
画質を向上し得る超音波ドプラ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波ドプラ装置の一実施例を示
す概略構成図、第２図は整形波に同期したトラッキング
パルスを発生するタイミングチャートを示す図である。第３図はエコートラッキング法を示す図、第４図は従来
のトラッキングパルスｄの発生を示す図、第５図は従来
のエコートラッキング回路を示す図である。第６図は実
施例のトラッキングパルスｇを用いたときのドプラスペ
クトラムを示すオシロ波形の写真、第７図は従来のトラ
ッキングパルスｄを用いたときのドプラスペクトラムを
示すオシロ波形の写真である。 ■・・・送受信部、２・・・ドプラ処理部、３・・・エ
コートラッキング回路、４・・・トラッキング回路本体
、８・・・プローブ、９・・・被検体、１０・・・血管
、１１・・・バルサ、１２・・・バルサ駆動器、１３・
・・送信遅延回路、１４・・・レートパルス発生器、１
５・・・プリアンプ、１Ｂ・・・受信遅延回路、１７・
・・加算器、１８・・・Ｂ／Ｍモード像検出部、１９・
・・合成部、２０・・・表示部、２１・・・直交位相検
波器、２１ａ・・・ミキサ、２１ｂ・・・ＬＰＦ。２２・・・基準信号発生器、２３．２８・・・スイッチ
、２４・・・追従型リファレンス信号発生器、２５・・
・サンプル回路、２７・・・固定型サンプルポジション
発生器、２８・・・積分やホールド器、２９・・・ＢＰ
Ｆ、３０・・・演算部、３１・・・トラッキングパルス
発生器、３２・・・追従型サンプルポジション発生器、
３３・・・Ｆ／Ｆ　（）・リップフロップ）、３４・・
・波形整形回路。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２３手続ネ市正書（方式）昭和６３年０９月１９日特許庁長官　吉　１）文　毅　殿１、事件の表示特願昭６３−１４１７８１号２、発明の名称超音波ドプラ装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人（３０７）　　株式会社　東芝（ほか３名）４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７１２号　ＵＢＥビル７、
補正の内容（１）　　明細書第１６頁第１０行に記載された「オシ
ロ波形の写真」を「オシロ波形図」に訂正し、同頁第１
２行に記載された「オシロ波形の写真」を「オシロ波形
図」に訂正する。（２）図面第６図および第７図を別紙の通りに訂正する
。（内容に変更なし）１、事件の表示特願昭６３−１４１７８１号２、発明の名称超音波ドプラ装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人（３０７）　　株式会社　東芝（ばか３名）４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号

Claims

【特許請求の範囲】

被検体の生体内循環器組織中の血流に対して超音波を送
信し、これによって得たエコー信号から前記血流によっ
て偏移を受けたドプラ成分を弁別するに際し、前記エコ
ー信号に対してあるポイントを定め、このポイントを超
音波送信レート毎のエコー信号に追従させることにより
前記弁別の精度を高めるエコートラッキング手段を備え
た超音波ドプラ装置において、前記エコートラッキング
手段は、前記被検体から得られる波形整形されたエコー
信号に同期させる如くトラッキングパルスを生成する手
段を備えたことを特徴とする超音波ドプラ装置。