JPH02111348A - 超音波ドプラ装置 - 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、超音波のドプラ効果を利用して流体の流量計
測を可能とする超音波ドプラ装置に関するもので歌る。

（従来の技術） カラードプラ・フローマツピング法により例えば血液の
逆流ジェットの断面積を測定することなしに逆流の噴出
流量の計測を可能にした超音波ドプラ装置を、本願出願
人は先に特願昭６３−１１０１７１号として提供した。

この装置は表示されたカラードプラ画像上の噴出口に設
定された第１の計測点で超音波送受結果により流体の流
速を算出する第１の流速演算手段と、第１の計測点から
流体噴出方向に離れた任意位置に設定された第２の計測
点で同様に流体の流速を算出する第２の流速演算手段と
、第１及び第２の計測点間の距離を算出する距離演算手
段とを備えており、更にこれら算出された各データに基
づいて流体の噴出流量を算出する流量演算手段を備えた
ことを特徴としている。

（発明が解決しようとする課題） ところでそのような超音波ドプラ装置では、予め第１の
計測点の流速、第２の計測点の流速及び第１と第２の計
測点間の距離の３つのデータを算出した上で噴出流量を
算出しなければならないので、計測に時間がかかるとい
う問題がある。

本発明は以上の問題に対処してなされたもので、短時間
で計測を行うことができる超音波ドプラ装置を提供する
ことを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、カラードプラ画像
上の噴出口位置に設定された計測点での流体の流速を超
音波送受結果より算出する流速演算手段と、前記噴出口
から流体噴出方向に向って前記流速とほぼ等しい値を示
す位置までの距離を算出する距離算出手段と、前記各演
算手段の演算結果に基づいて流体の噴出流量を算出する
流量演算手段とを有するものである。

（作　用） 噴出口から噴出された血液のような流体の流速Ｖｎは噴
出口からある距離りまではほぼ等しい値が保たれている
。それ故これら流速Ｖｎ及び距離りを予め算′出するこ
とにより、これら２つのデータに基づいて流体流量を算
出する。これによって予め算出するデータの種類が少な
くなるので、短時間で計測を行うことができるようにな
る。

（実施例） 以下図面を参照して本発明実施例を説明する。

第１図は本発明の超音波ドプラ装置の実施例を示すブロ
ック図で、入力部１は計測点設定手段２と係数（α）設
定手段３とを示している。計測点設定手段２は後述のよ
うに表示部９に表示されるカラードプラ画像上の噴出口
（例えば心臓の弁口）位置に計測点Ｎを設定するもので
ある。

例えば心臓の弁口から血液である自由乱流ジェットが流
速ＶＮで噴出口から噴出するとき、第８図に示すように
噴出口からある距離りまでは噴出してきた血液とまわり
の流体とがまだ混合していない領域、いわゆるラミナー
コアがジェットの中心部に残っている。このラミナーコ
アの中では流速はほぼＶｎに等しい値に保たれており、
距離しにおける流速ＶＬは次式で示すことができる。

ＶＬ　＝ＶＮ　（１−α）　　　　　　　　−（１）こ
こで、α：係数（例えば０．１が設定される）また噴出
口の形状を円と仮定し、その直径をＤとすると次式が成
立する。

Ｌ＝　６．８０　　　　　　　　　　　　　・・・（２
）前記（１）式を満足するＬを測定する方法としては、
表示されたカラードプラ画像上にＶＬ以上の流速を示す
領域を特定のカラーで表示し、この特定のカラー領域と
噴出口との間を距離マーカを用いて測定することができ
る。また他の方法としては、第４図に示すように測定用
サンプルポジションＰを矢印のように噴出口から少しず
つ噴出方向に移動し、ＶＬの位置に停めることにより測
定することができる。

係数設定手段３は前記（１）式における係数αを設定す
るものでり、例えば０．１程度の値を設定することがで
きる。これら計測点設定手段２．係数設定手段３として
は操作パネル（図示せず）上に設けられたトラックボー
ル、マウス等を利用することができる。

血流イメージング部４は超音波ドアラ法とパルス反射法
とを併用することにより、一つの超音波プローブで１ｑ
られたエコー情報を基に同一画面上に血流像と断層像（
Ｂモード像）を表示するものである。

ジェット流量演算部５は血流の流速や流量の算出を行う
ものであり、第２図に示すように流速演算手段５ａ、距
離演算手段５ｂ、流量演算手段５Ｃを有して成る。流速
演算手段５ａは前記計測点設定手段２によって設定され
た計測点Ｎにあける血液の流速ＶＮを算出するものであ
る。距離演算手段５ｂは前記（１）式を満足する距離り
を算出するものでおる。また流量演算手段５ｃは前記各
演算手段５ａ、５ｂで算出された各データＶＮ、Ｌに基
づいて血流の噴出流ｆｆ１Ｑを算出するものである。こ
の噴出流量Ｑは次式に従って算出することができる。

＝　　０．０１７・Ｌ２　・ＶＮ　　　　・・・（３）
ここで流速演算手段５ａ、距離演算手段５ｂのアルゴリ
ズムについて説明する。

第４図においてプローブ１１より送波された超音波の受
信エコーに基づいて被検体（例えば心臓）のＢモード像
及び血流分布図が形成され、この日モード＠（白黒）上
に血流分布像（カラー）すなわらカラードプラ画像が重
畳される。このカラードプラ画像上で計測点Ｎが設定さ
れると、前記流速演算手段５ａは次式に従って計測点Ｎ
における流速ＶＮを算出する。

ここで、ｆｄｎ：ドプラ偏移周波数 Ｃ：生体における超音波の 伝播速度（音速） ｆｏ：超音波の中心周波数 θｎ　１計測点から距離り方向への 直線と走査線のなす角度 また、距離演算手段５ｂは前記のようにカラードプラ画
像上にＶＬ以上の流速領域を特定カラーで表示すること
により、このカラー領域と噴出口との距離を距離マーカ
で測定する。

血流イメージング部４及びジェット流量演算部５はＣＰ
Ｕバス７に接続されている。また血流イメージング部４
により得られた血流情報及びジェット流量演算部５の演
算結果等はＣＰＵバス７を介して表示制御部８に転送さ
れ、この表示制御部８の制御下でＣＲＴデイスプレィ等
から成る表示部９に表示される。なおｃｐｕ　＜中央処
理装置）６は本実施例装置全体の動作制御を司るもので
ある。

次に第１図の血流イメージング部４の詳細な構成につい
て第３図を参照して説明する。１１は被検体に対して超
音波パルスの送受を行う超音波プローブ、１２はセクタ
電子走査装置アナログ部でプリアンプ１３．パルサ１４
２発振器１５．デイレイライン１６．加算器１７．検波
器１８から構成されている。１９はり、Ｓ、Ｃ，（ディ
ジタル・スキャン・コンバータ）、２０はカラー処理回
路、３５はコントロール回路、２９はマーカ発生部であ
る。

加算器１７から出力された信号のうち一方は検波器１８
、ライン３７を介して［）、　ｓ、　Ｃ１１９へ送られ
、断層像（白黒Ｂモード像）を表示するために供される
。他方はライン３９以下に送られ、血流像を表示するた
めに供される。ライン３９から加えられた信号は１分さ
れ、各々ミキサ２４ａ。

２４ｂに加えられる。又、各ミキサ２４ａ。

２４ｂには９０°移送器２５によって発振器１５からの
基準信号ｆＳが９０”位相差を持たせて各々加えられる
。この結果、ローバルフィルタ２６ａ、２６ｂにはドプ
ラ偏移周波数成分子ｄと（２ｆｓ十ｆｄ）信号が入力さ
れ、ローパスフィルタ２６ａ、２６ｂによって高周波成
分が除去されてドプラ偏移周波数成分子ｄのみが得られ
る。これは血流分布像形成及び流速ＶＮを算出するため
の位相検波出力信号となる。

位相検波出力には血流情報だけでなく、心臓の壁等のよ
うに動きの遅い物体からの不要な反射信号（クラッタと
称される）も含まれているので、このクラッダを除去す
るために位相検波出力はＭＴ　Ｉ（Ｍｏｖｉｎｇ　丁ａ
ｒｇｅｔ　Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）演算部２７に加えら
れる。

ＭＴＩ演算部２７はＡ／Ｄ変換器、複数ラインメモリ、
ＭＴＩフィルタ、自己相関器、平均速度演算部、分散演
算部、パワー演算部から構成されている。

これにより各ポイントごとに演算された値はり、Ｓ、Ｃ
，１９に入力され、データ補間が行われた後カラー処理
回路２０によってカラー情報に変換される。例えばプロ
ーブ１１に近づく流れは赤系に変換され、プローブ１１
から遠ざかる流れは青果に変換される。

マーカ発生部２９は、第１図の入力部１における計測点
設定手段２による計測点Ｎ設定位置に示すマーカを形成
するための情報を発生するもので、このマーカ形成情報
はり、Ｓ、Ｃ，１９においてカラードプラ画像上に重畳
される。この計測点設定情報はコントロール回路３５を
介してジェット流量演算部５へ伝達される。

次に、本実施例の作用を説明する。

第３図のコントロール回路３５の制御下でセクタ電子走
査アナログ部１２により超音波の送受が行われ、被検体
の８モード像及び血流分布像が形成され、これが第１の
表示制御部８の制御下で表示部９に表示される。

オペレータは入力部１の操作によりこの表示画像（カラ
ードプラ画像）上に計測点Ｎ及び係数αを設定する。こ
れに基き流速演算手段５ａによって（４）式に従い流速
ＶＮが算出されると共に、距離演算手段５ｂによって（
１）式を満足する距離りが算出される。次に算出された
各データＶＮ、Ｌが流量演算手段５Ｃに入力され、（３
）式に基づいて計測点Ｎすなわち噴出流量Ｑが求められ
る。このようにして求められた流速ＶＮ、距ｆｆ１Ｌ、
噴出流ｍＱは、表示制御部８の制御下で表示部９の表示
画面上に第５図のように数値表示される。

このような本実施例によれば、弁逆流・短絡流・狭窄流
の逆流口・弁口の断面積を測定することなしに、血流の
噴出流量を求めることができる。

しかも予め算出するデータは設定した計測点における流
速ＶＮ及び計測点の流速ＶＮとほぼ等しい値を保ってい
る位置までの距離りの２種類だけでよいので、少ないデ
ータで噴出流量を算出することができるので短時間で計
測を行うことができるようになる。

なお、超音波パルスの送受を制御するパルスの繰り返し
周波数ｆｒを第６図（ｂ）のように一般に用いられる（
ａ＞に比べて高く設定することにより、サンプリング定
理で制限される算出すべき流速ＶＮの値を大きくとれ、
いわゆる血流パターンの折り返しが緩和されるので、観
察し易い血流像を得ることができる。また、第７図のよ
うに超音波プローブ１１として送波用プローブ１１ａと
受波用プローブ１１ｂとを独立して設けて、連続波ドプ
ラ法を適用することにより折り返しの影響をなくした噴
出流量の計測を行うことができるようになる。従ってこ
れらによって特に高速血流情報を得る場合に有利となる
ので、噴出流速の計測制度を高めることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、噴出口における流速
及びこの流速にほぼ等しい位置までの距離の２種類のデ
ータを予め算出するだけで噴出流量を計測できるので、
短時間で簡単に計測を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波ドプラ装置の実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図の主要部の構成を示すブロック
図、第３図は第１図の他の主要部の構成を示すブロック
図、第４図は本実施例における距離算出法の一例を説明
する表示例、第５図は本実施例によって得られた各算出
データを示す表示例、第６図（ａ）、（ｂ）は本発明の
他の実施例を説明する信号波形図、第７図は本発明のそ
の他の実施例を説明する概略図、第８図は本発明の背景
の自由乱流ジェットの説明図である。 ２・・・計測点設定手段、　　３・・・係数設定手段、
４・・・血流イメージング部、 ５・・・ジェット流量演算部、５ａ・・・流速演算手段
、５ｂ・・・距離演算手段、　　５ｃ・・・流量演算手
段。 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）噴出口及びこの噴出口より噴出された流体に向け
   て送波された超音波の受信エコーに基づいてカラードプ
   ラ画像を得る超音波ドプラ装置において、前記カラード
   プラ画像上の噴出口位置に設定された計測点での流体の
   流速を超音波送受結果より算出する流速演算手段と、前
   記噴出口から流体噴出方向に向って前記流速とほぼ等し
   い値を示す位置までの距離を算出する距離演算手段と、
   前記各演算手段の演算結果に基づいて流体の噴出流量を
   算出する流量演算手段とを有することを特徴とする超音
   波ドプラ装置。
2. （２）前記流体を血液とした請求項１記載の超音波ドプ
   ラ装置。