JPH02159267A - 超音波血流イメージング装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は超音波血流イメージング装置、特にその低速
血流成分表示の特性改善に関するものである。

［従来の技術］ 従来ドプラ断層装置においては、静止しているか又は低
速で動いている組織からのエコーを除去するためムービ
ング・ターゲット・インディケイション（以下ＭＴＩと
いう）フィルタを用いている。このＭＴＩフィルタの特
性を可変とする技術の公知文献としては、例えば「カラ
ーアトラスリアルタイムドプラ断層心エコー図法くドプ
ラ断層の臨床〉」（尾本良三編、昭和６２年４月、改訂
第２版、診断と治療社出版）がある。

第４図は上記文献に開示された従来のフィードバックを
有する１次ＭＴＩフィルタの系統図である。図において
２１は加算器、２２は減算器、２３は遅延素子で、信号
の入出力間に送信のパルス繰返し時間（以下Ｐｕ１ｓｅ
　Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　ＴｉｍｅをＰＲＴという）に
等しい遅延時間を有する。２４は係数乗算器で、係数に
は可変とする。

第４図のＭＴＩフィルタにおいては、係数乗算器２４の
係数にの値を変更することによりそのフィードバック量
を変えて、ＭＴＩフィルタの特性を変えていた。

第５図は第４図のＭＴＩフィルタの周波数特性図であり
、同図の横軸は速度を、縦軸は減衰度を、またＫはフィ
ードバック量を表わしている。このフィルタは高域通過
フィルタとなっているため低周波成分が抑圧され、第５
図に示されるような低速信号の除去特性を有する。

第６図はＭＴＩフィルタを２段接続した場合の周波特性
図であり、目的に応じて周波数特性を切換できるように
している。即ち、ＬＯＷ　、　ＭＩＤＩ、旧Ｄ２及び旧
ＧＨの４段切換とし、ＬＯｌｌｌにすると非常に遅い動
きに対してもカラー表示が可能となる。

このように診断目的に応じてフィルタ特性を切換えてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のフィードバック量を変えることによ
りＭＴＩフィルタの特性を変える手法による超音波血流
イメージング装置では、信号のデータ数が限られている
ため、フィードバック量を増加させると信号の固定成分
が十分に除去できない。また固定成分の信号振幅が大き
いため、本来カラー表示したい血流部分に色が表示され
ない現象が発生し、その結果ＭＴＩフィルタのカットオ
フ周波数を低くすると、カラー表示面積が狭くなるとい
う問題があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、信号の固定成分の除去特性を維持し、且つＭＴＩフ
ィルタのカットオフ周波数を変化できる超音波血流イメ
ージング装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る超音波血流イメージング装置は、パルス
繰り返し周期毎に探触子を介して超音波を送波し、前記
探触子で受信された信号を直交検波器で検波し、該検波
信号を量子化後、ＭＴＩフィルタを通過させ、該ＭＴＩ
フィルタ通過後の信号に基づきドプラシフト成分を検出
し、血流のカラー表示を行なう超音波血流イメージング
装置において、制御信号に基づき前記パルス繰り返し周
期を可変とするパルス繰り返し周期可変手段と、該パル
ス繰り返し周期可変手段により変更されたパルス繰り返
し周期により、フィルタ特性を変更するＭＴＩフィルタ
とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、制御信号に基づきパルス繰り返し
周期を可変とし、該可変とされたパルス繰り返し周期毎
に探触子を介して超音波を送波し、前記探触子で受信さ
れた信号を直交検波器で検波し、該検波信号をＡ−Ｄ変
換器を介して量子化し、該量子化後の直交検波信号を、
前記可変とされたパルス繰り返し周期により、フィルタ
特性を変更するＭＴＩフィルタを通過させ、該ＭＴＩフ
ィルタ通過後の信号に基づきドプラシフト成分を検出し
、低速血流成分表示特性の改善された超音波血流イメー
ジングを行なう。

【実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
１は超音波の送波及び受波に共用する探触子で、所要の
送受波ビームを形成できるアレイ構造となっている。２
は探触子１に電気信号を印加し超音波を発生させる送信
回路、３は探触子１が超音波を受波し出力された電気信
号を受信増幅する受信回路、４は探触子１が形成する送
波ビーム及び受渡ビー、ムを所望のビームとして形成さ
せるためのビームフォーマ、５−１　、５−２はミキサ
、６−１　、６−２はローパスフィルタ、７−１　、７
−２はＡ−Ｄ変換器、８−１　、８〜２はＭＴＩフィル
タで、例えばデジタルフィルタ手段により構成される。

９は位相差検出器、１０は前記５−１〜９を内蔵するカ
ラー・フロー・マツピング（以下ＣＦＭという）信号処
理部、１１はＢモード信号処理部、１２はデジタルｅス
キャン・コンバータ（以下ＤＳＣという）、１３は表示
器、１４は発振器、１５は分周器及びタイミング発生器
、１６は９０度移相器、１７は制御回路である。

第２図は第１図の送波パルス繰り返し時間（ＰＲＴ）を
変化させる状態を示す波形図である。

第３図はＭＴＩフィルタの周波数特性図で、同図（ａ）
は通常のＰＲＴによる周波数特性図、（ｂ）はＰＲＴを
制御した場合の周波数特性図である。

第２図及び第３図を参照し、第１図の動作を説明する。

まず通常の超音波血流イメージング装置における送波Ｐ
ＲＴをＴ。とする。本装置の表示器１３に表示する超音
波像にはＦｉｅｌｄ　Ｏｆ　Ｖｉｅν　（以下ＦＯＶと
いう）と呼ばれる表示視野が設けられる。例えばＦＯＶ
を１８ＣＩ１１とすると、人体内の深さ１８ｃｍまでの
超音波像を表示器１３に表示すればよい。

従って送波ＰＲＴは人体中を超音波信号が、速度約１５
４０メ一トル／秒で、１８ｃｍの距離を往復するのに要
する時間に、システムがデータセットに要する多少の余
裕時間αを加算すればよいことになる。

従って次の（１）式が得られる。

ここにＴ。は通常のＰＲＴ、αは余裕時間である。

この（１）式のＴｏが第２図の（ａ）に示されている。

従って表示ＦＯＶが決まると（１）式により通常のＰＲ
Ｔ−Ｔｏが決定される。発振器１４は通常クリスタルを
内蔵し、周波数の安定した基準周波数を発振し、その出
力を分周器及びタイミング発生器１５に供給する。分周
器及びタイミング発生器１５は発振器１４から入力され
る基準信号を分周し、またタイミング信号を発生し、送
信トリガ信号を送信回路２へ、リファレンス信号をミキ
サ５−１及び９０″移相器１Ｂへ、タイミング信号を制
御回路１７へそれぞれ供給する。しかじ分周器及びタイ
ミング発生器１５にＰＲＴ制御信号が外部から供給され
てると、送信トリガ信号のＰＲＴはこのＰＲＴ制御信号
に基づき通常の時間Ｔ。より長くなるように制御される
。第２図（ｂ）及び（ｅ）において、ＰＲＴ制御信号が
印加された場合のＰＲＴはＴ。

＜　Ｔ　　＜　Ｔ　ｚとなっている状態が示されている
。

■ このＰＲＴの増加方向への制御は連続的な制御とするこ
とも、また段階的な制御とすることも可能であり、操作
者が表示器１３の画像をみながら所望の低速画像が得ら
れるように制御するものである。

またこの送信トリガ信号のＰＲＴの変更に対応してタイ
ミング信号のタイミング及びリファレンス信号の供給時
間等が変更される。送信回路２に、ビームフォーマ４か
ら探触子１が形成すべき送波ビームのビーム信号と、分
周器及びタイミング発生器１５から送信トリガ信号が供
給されると、送信回路２は探触子１を駆動し超音波を人
体中に送波する。そして前記探触子１により受波され出
力された電気信号は、受信回路３により受信増幅され、
ビームフォーマ４に供給される。ビームフォーマ４は所
定の受波ビームに基づき所望の受信信号を形成し、その
出力信号をＣＦＭ信号処理部ｌＯ内のミキサ５−１　、
５−２及びＢモード信号処理部１１へ供給する。ＣＦＭ
信号処理部１０は血流のドプラシフト成分を検出し、カ
ラー表示を行なうための信号処理を行ない、その出力信
号をＤＳＣ１２へ供給する。またＢモード信号処理部１
１はエコーの強度分布を検出し、断層画像として表示を
行なうための信号処理を行ない、その出力信号を同様に
ＤＳＣ１２へ供給する。ＣＦＭ信号処理部１０内では、
まず直交検波が行なわれる。直交検波は分周器及びタイ
・ミング発生器１５からのリファレンス信号をミキサ５
−１には直接供給し、ミキサ５−２には９０″移相器１
６を介して供給し、またビームフォーマ４からの受信出
力信号をミキサ５−１及び５−２へ供給することにより
行なわれる。この結果ミキサ５−１がらはリファレンス
信号と同相の！信号が、ミキサ５−２からはリファレン
ス信号と直交したＱ信号が得られる。前記■信号及びＱ
信号はそれぞれローパスフィルタ６−１及び６−２に供
給され、不要の高周波成分（例えば次段のＡ−Ｄ変換器
７−１及び７−２のサンプリング周波数で決まる折り返
し周波数以上の成分）が除去され、Ａ−Ｄ変換器７−１
及び７−２で量子化され、ＭＴＩフィルタ８−１及び８
−２へ供給される。本実施例のＭＴＩフィルタ８−１及
び８−２は例えばデジタルフィルタ手段により形成され
、通常のＰＲＴにおいては第３図（ａ）に示される周波
数特性を有する。同図において横軸はパルス繰り返し周
波数（以下ＰＲＦという）ｆ、により正規化された周波
数ｆ／ｆ、であり、縦軸は出力の信号振幅である。また
周波数ｆ’／ｆ。

が０．５〜１の範囲は、ｆ／ｆ　　−０，５を通る破線
ｒ を軸として左側の０〜０．５の信号振幅値を右側に折り
返した値となる。この量子化！信号及びＱ信号用ＭＴＩ
フィルタ８−１及び８−２は、静止しているか又はある
設定速度以下の低速で動いている組織からのエコーを除
去し、前記設定速度以上の速度で動いている組織からの
エコーは表示する。しかも前記設定速度は送信のＰＲＴ
制御信号により自由に制御することができるものである
。即ち前記ＰＲＴ制御信号によって、送信のＰＲＴを通
常の値Ｔ。より大きくすることにより、ＭＴＩフィルタ
の低域カットオフ周波数が下がる。しかも直流成分の除
去特性は変化しない。第３図（ｂ）は送信のＰＲＦを２
　ｋＨｚから１．５ｋＨｚに低くした場合のカットオフ
周波数が変化する様子を示している。

また同図において横軸は直接周波数を示している。

このように本来表示ＦＯＶで必要とされる通常のＰＲＴ
　（即ちＴ。）よりも、ＰＲＴを大きくすることにより
、非常に遅い動きのエコーに対してもカラー表示が可能
となり、操作者は表示器１３に表示されたカラー画像を
みながら所望の低速画像が得られるように前記ＰＲＴを
制御することができる。ＭＴＩフィルタ８−１及び８−
２から出力された！信号及びＱ信号は位相差検出器９に
おいて、血流信号のドプラシフト成分が検出され、カラ
ー表示を行なうための信号処理が行なわれ、その出力信
号はＤ　Ｓ　Ｃ１２に供給される。Ｄ　Ｓ　Ｃ１２はＢ
モード信号処理部１１から入力されるＢモード断層画像
とＣＦＭ信号処理部ｌＯから入力されるカラー表示血流
画像とを合成して表示器１３に表示させる。制御回路１
７は分周器及びタイミング発生器１５から入力されるタ
イミング信号に基づき各種制御信号を出力し、所要の内
部機器に供給する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、超音波を送波するパル
ス繰り返し周期を増加することにより、ＭＴＩフィルタ
のフィルタ特性を変更し、低速エコーも表示できるので
、固定成分の除去特性を維持し、且つ従来のようにＭＴ
Ｉフィルタのカットオフ周波数を下げるとカラーの表示
面積が減少することがなくなり、低速血流成分表示の性
能向上の効果が得られる。

またパルス繰り返し周期を増加するが、データ数は不変
であるので、信号処理時間が増加したことになり、従来
より高度の信号処理と演算が可能となり、信号処理の性
能向上の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図の送波パルス繰り返し時間を変化させる状態を
示す波形図、第３図はＭＴＩフィルタの周波数特性図、
第４図は従来のフィードバックを有する１次ＭＴＩフィ
ルタの系統図、第５図は第４図のＭＴＩフィルタの周波
数特性図、第６図はＭＴＩフィルタを２段接続した場合
の周波数特性図である。 図において、１は探触子、２は送信回路、３は受信回路
、４はビームフォーマ、５−１．５−２はミキサ、８−
１　、６−２はローパスフィルタ、７−１　、７−２は
Ａ−Ｄ変換器、８−１　、８−２はＭＴＩフィルタ、９
は位相差検出器、１０はＣＦＭ信号処理部、１１はＢモ
ード信号処理部、１２はＤＳＣ，１３は表示器、１４は
発振器、１５は分周器及びタイミング発生器、１６は９
０度移相器、１７は制御回路、２１は加算器、２２は減
算器、２３は遅延素子、２４は係数乗算器である。 代理人　弁理士　佐々木　宗　治 第 図 第 図 （ｂ） 第 図 ２２、＾纂４） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 パルス繰り返し周期毎に探触子を介して超音波を送波し
   、前記探触子で受信された信号を直交検波器で検波し、
   該検波信号を量子化後、ムービング・ターゲット・イン
   ディケイション（ＭＴＩ）フィルタを通過させ、該ＭＴ
   Ｉフィルタ通過後の信号に基づきドプラシフト成分を検
   出し、血流のカラー表示を行なう超音波血流イメージン
   グ装置において、 制御信号に基づき前記パルス繰り返し周期を可変とする
   パルス繰り返し周期可変手段と、 該パルス繰り返し周期可変手段により変更されたパルス
   繰り返し周期により、フィルタ特性を変更するＭＴＩフ
   ィルタとを備えたことを特徴とする超音波血流イメージ
   ング装置。