JPH02124149A

JPH02124149A - 超音波ドプラ装置

Info

Publication number: JPH02124149A
Application number: JP27878888A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Satake; 望佐竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-11

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、超音波ドプラ法により被検体のある深さにお
ける血流情報を得る超音波ドプラ装置に関する。

（従来の技術）超音波ドプラ法は、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物体の移動速度に比例して偏移
することを利用したものである。

またこのドプラ法は、超音波のレートパルス或いは連続
波を生体内に送波し、そのエコーの位相変化によりドプ
ラ効果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た深
さ位置における上記移動物体の運動情報を得るものであ
る。例えば生体内における一定位置での血流の状態等す
なわち血流情報を観、’ＩＰ＋できる。

ここで生体内の血流方向に対して送信周波数ｆなる超音
波ビームを入射角度θで照射した場合、周波数ｆは移動
速度Ｖを持つ物体から反射されるときに周波数偏移を受
ける。この偏移した周波数をｆｓとすると、以下の関係
式が成立する。

ｆｓ−２ｖｃｏｓθ−ｆ／Ｃ−（１）ここでＣは超音波の生体内の音速であり、ｆｄはドプラ
偏移周波数を表示している。

かくして生体から散乱され、得られた受信信号ｆ′は前
記ドプラ偏移周波数ｆｓと送信周波数ｆとの和（ｆ’　
〜ｆ＋ｆｓ）で表わされる。そこで、受信信号ｆ′と基
準信号発生部で発生１７た参照信号ｆとは共にミキサー
に入力され、このミキサにより混合されてローパスフィ
ルタにより処理されドプラ信号ｆｓが得られる。

第３図は超音波送信特性および受信特性を示す図である
。第４図は前記超音波受信特性の詳細を示す図である。

第４図において、受信特性は、超音波送信信号ｆに対【
７てドブラレ−１・周波数ｆｄ間隔でドプラ偏移信号ｆ
ｓが複数の側帯波からなっている。１．たがって、前記
参照信号の周波数を可変してドプラ偏移を得ることもで
きる。このように前記基準信号発生部により発生した参
照信号の周波数を可変できると、超音波の生体減衰特性
。

流速検出範囲を最適化できるので、便利である。

この参照信号を発生させる方法としては、水晶分周方式
とＰＬＬ方式が知られている。

まず、水晶分周方式にあっては、水晶発振器により構成
されているので、安定しまた周波数および急峻な特定特
性が得られる。１．かｌ−ながら、この水晶分周方式に
あっては、水晶発振器の分周比を整数でしか可変できな
いため、周波数ステップがｔ■＜なり、任意の周波数を
選定できないという問題がある。

一方、Ｐ　Ｌ　Ｌ方式による基準信号発生部は、次のよ
うに構成されている。

第５図は、Ｐ　Ｌ、Ｌ方式により参照信号を発生ずる基
準信号発生部を示す図である。第６図は基準クロック信
号および参照信号を示すタイミング図である。基準信号
発生部は、基準クロック発振器２１、この基準クロック
発振器２１により発生Ｉ７た信号と分周回路２４により
参照信号を１／ｎに分周１７たｆ５号とを入力しこれら
の信号の位相を比較１７て位相差に対応する制御電圧Ｖ
ｅを発生しローパスフィルタ２３を介１−で出力する位
相比較器２２．この位相比較器２２により得られた制御
電圧Ｖｃを零にするように位相を制御する電圧制御発信
器２５て構成されている。第５図において、基準クロッ
ク発振器２１からの信号と分周器２４により１／ｎに分
周された参照信号とが位相比較器２２に入力され、この
位相比較器１３により位相比較されて位相差に応じた電
圧ｖｅが発生し、ローパスフィルタ２３により低い周波
数のろ制御電圧発信器２５に出力される。

これにより位相差に対応した電圧Ｖｃが発信周波数ｆｒ
を可変する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、第６図に示す如く参照信号の立ち十がりの位
相管理は、位相比較器２２により行なわれるが、クロッ
ク周期ｔｌ、ｔ２・・・を管理しているわけではなく、
分周後の周期をｔｌ　＋ｔ２　＋ｔ３−１０に合致させ
ている。このため周期ｔｌ。

ｔ２．ｔ３が異なる値であっても、周期ｔｌ。

ｔ２．ｔ３の総和が周期ｔｏになる場合もある。

また周期ｔｌ、ｔ２．ｔ３の総和が周期ｔｏでないとき
、次の周期ｔ４．ｔ５．ｔ６の総和が周期ｔｏとなるよ
うに制御電圧を発生ずるので、タイムラグを発生］７、
安定度が悪い。

また周波数可変範囲と周波数安定度とは相反する関係に
ある。すなわち周波数可変範囲を広く確保するとすれば
、周波数安定度は悪化する。発振周波数のステップを細
分化しようとずば、分周比は大きくなり、周波数の可変
範囲を大きく確保すると、分周比は大きくなる。したが
って、位相管理されないクロックエツジが多くなり、位
相雑音が増加する傾向にある。このように周波数安定度
が悪いと、位相雑音が増加するため、超音波診断製置で
の流速検出精度が劣化し、ドプラノイズが増加ｌ〜でし
まうという問題があった。

そこで本発明の目的は、基準信号発生部の参照信号を所
望値に選定でき、しかも安定度の良い参照信号を得、位
相雑音を低減して良好な画像を確保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。本発明は、被検体に超音波を送受波
し、この送受波による散乱超音波を含んだ高周波数領域
のドプラ成分を基準信号発生部から与えられる参照信号
により可聴領域に復調し、この復調信号を周波数分析し
て超音波情報を得る超音波ドプラ診断装置において、前
記基準信号発生部は、所定周波数の基準クロックを発生
する発生器と、この発生器の出力を１　／　ｍに分周す
る第１の分周器と、前発生器の出力を１　／　ｎに分周
する第２の分周器と、この第２の分周器から入力する出
力と前記第１の分周器から入力する出力とを加算または
減算する演算手段と、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。発振器により発生する基準クロック信号が第１
の分周器により１　／　ｍに分周され、且つ第２の分周
器により１／ｎに分周され、それぞれの分周された信号
が演算手段により加算または減算されるので、得られた
参照信号の周波数は所望とする安定度の良い周波数に選
定することができ、これにより位相雑音が大幅に減少す
るので、高い精度の良好な超音波診断画像が得られるこ
とになる。

（実施例）第１図は本発明に係る超音波ドプラ診断装置の一実施例
を示す概略ブロック図、第２図は第１図における基準信
号発生部の詳細なブロック図である。

この超音波ドプラ装置は、探触子ｌ、基基準信号束生部
２．パルス繰返し周波数発生回路３．送波回路４．受波
回路５．混合器６．バンドパスフィルタ７、周波数分析
器８１表示装置９で構成されている。前記基準信号発生
部２は、次のように構成されている。

発振器１１は、基準クロック信号Ｓ１を発生するもので
ある。１　／　ｍ分周器１２は、前記発振器■１から入
力する信号ｓｌを１　／　ｍ分周し、演算手段１４に出
力するものである。１　／　ｎ分周器１３は、前記発信
器１１から入力する信号ｓｌを１　／　ｎ分周し、演算
手段１４に出力するものである。演算手段１４は、前記
１　／　ｍ分周器１２から入力する信号と前記１／ｎ分
周器１３から入力する信号とを加算または減算するもの
である。バンドパスフィルタ１５は演算手段１４から入
力する演算信号をフィルタリング処理して参照信号ｓ２
を出力するものである。

次にこのように構成された超音波ドプラ診断装置の作用
を説明する。まず、基準信号発生部２からパルス繰り返
し周波数発生回路３にパルス繰り返し周波数が与えられ
ると、このパルス繰り返し周波数発生回路３は、これを
分周して超音波パルスを繰り返して送波するためのレー
ト信号をつくる。このレート信号は、送波回路４に与え
られて探触子１の各振動子を遅延制御のもとで駆動し、
超音波パルスを図示しない生体に送波する。

一方、生体からの反射波は、探触子ｌの各振動子で受波
され、それぞれ受波回路５で増幅されて混合器６に受信
信号として入力される。さらにこの混合器６には前記基
準信号発生部２から参照信号ｓ２が入力される。すなわ
ち、第２図に示す基準信号発生部２において、発振器１
１により発生した基準クロック信号は、１　／　ｍ分周
器１２および１／ｎ分周器１３に入力される。そして１
　／　ｍ分周器１２により１　／　ｍに分周され、１　
／　ｎ分周器１３により１　／　ｎに分周されてそれぞ
れ演算手段１４に入力され、これにより加算または減算
される。そして演算出力は、バンドパスフィルタ１５を
介して参照信号ｓ２として混合器６に出力される。かく
して混合器６により参照信号ｓ２と受波された信号とは
混合され、バンドパスフィルタ７を介して周波数分析器
８により周波数分析され、表示装置９にドプラ像が表示
される。

このように本実施例によれば、発振器１１により発生す
る基準クロック信号が１　／　ｍ分周器により１　／　
ｍ分周され、且つ１／ｎ分周器により１　／　ｎ分周さ
れてそれぞれの分周された信号が演算手段１４により加
算または減算されるので、得られた参照周波数を所望と
する安定度の良い周波数に選定することができ、これに
より高い精度の良好な超音波ドプラ像が得られる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。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、被検体に超音波を送受波ｊ７、この送
受波による散乱超音波を含んだ高周波数領域のドプラ成
分を基準信号発生部から与えられる参照信号により可聴
領域に１（調し、このｔ（調信号を周波数分析して超音
波情報をｉりるｔｉｉ音波ドプラ診断装置において、前
記基準信号発生部は、所定周波数の基準クロックを発生
する発生器と、この発生器の出力を１／ｍに分周する第
１の分周器と、前発生器の出力を１　／　ｎに分周する
第２の分周器と、この第２の分周器から入力する出力と
前記第１の分周器から入力する出力とを加算または減算
する演算手段と、を具備したので、発振器により発生す
る基準クロック信号が第１の分周器により１／ｍに分周
され、且つ第２の分周器により１／ｎに分周され、それ
ぞれの分周された信号が演算手段により加算または減ｐ
される。［７たがって、肖られた参照信号の周波数は所
望とする安定度の良い周波数に選定することができ、こ
れにより位相雑音が大幅に減少するので、高い精度の良
好な超音波診断画像が得られ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診断装置の−・実施
例を示す概略ブロック図、第２図は第１図に示す基準信
号発生部の詳細を示す図、第３図は超音波送信特性およ
び受信特性を示す図、第・４図は第３図に示す受信特性
の詳細を示す図、第５図はＰＬＬ方式による基準信号発
生部を示す概略構成図、第６図は第５図に示す基準信号
発生部の基準クロック信号および参照信号のタイミング
図である。 ■・・探触子、２・・・基準信号発生部、３・・・パル
ス繰り返し１．＋Ｊ波数発生回路、４・・・送波回路、
５・受波回路、６・・・混合器、７・・・バンドパスフ
ィルタ、８・・・周波数分析器、９・・・表示装置、１
１・・・発振器、１２・・・１／ｍ分周器、１３・・・
１／ｎ分周器、１４・・・演算子ｌＲ１１５・・・バン
ドパスフィルタ、２１・・・Ｚｌｌクロック発振器、２２・・・位相此較器、２３・・・ロパスフィル夕、２４・・・１　／　ｎ分周回路、２５・・・電圧制御発振器。

Claims

【特許請求の範囲】

被検体に超音波を送受波し、この送受波による散乱超音
波を含んだ高周波数領域のドプラ成分を基準信号発生部
から与えられる参照信号により可聴領域に復調し、この
復調信号を周波数分析して超音波情報を得る超音波ドプ
ラ診断装置において、前記基準信号発生部は、所定周波
数の基準クロックを発生する発生器と、この発生器の出
力を１／ｍに分周する第１の分周器と、前発生器の出力
を１／ｎに分周する第２の分周器と、この第２の分周器
から入力する出力と前記第１の分周器から入力する出力
とを加算または減算する演算手段と、を具備したことを
特徴とする超音波ドプラ装置。