JPH02193650A - 超音波ドプラ診断装置 - 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］ 本発明は超音波ドプラ診断装置、特に被検体内の運動反
射体の速度を検出し、例えば心臓における壁、弁、血流
などの運動状態を画像表示する超音波ドプラ診断装置に
関する。

［従来の技術］ 超音波を生体などの被検体内に放射し、その反射エコー
を受信して断層像を画像表示するとともに、心臓血流な
どの速度（ドプラ）情報を画像表示する超音波ドプラ診
断装置が周知である。

この種の装置では、まずパルス超音波あるいは連続超音
波を被検体内に放射し、その反射エコーを受信し、この
受信波に参照波を掛は合わせて検波し、ドプラ効果を受
けた信号であるドプラ信号を抽出する。そして、このド
プラ信号に基づいて速度演算処理することによりドプラ
偏移周波数を求めており、このドプラ偏移周波数を速度
情報として画像表示する。

この場合、画像表示の対象となる血流からの反射に基づ
くドプラ偏移信号のみを検出するため、固定反射体や非
常にゆっくり動（反射体からの信号である低速度情報（
低周波数信号）をウオールモーションフィルタを用いて
除去する。従って、心臓壁などの低速度情報を除去した
状態で血流のみの速度情報を正確に演算しており、この
速度情報はＢモードの断層像に重ねて表示したり、ある
いは所定方向での速度プロフィールを断層像とともに画
像表示している。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、近年では心臓の壁や弁などの構造物の運動情
報も画像表示し、血流情報と合わせて観察することが行
われようとしており、このために以下の装置が提案され
ている。

第１は、従来から超音波ビーム方向の構造物の運動変化
を時間軸上に表示するＭモード表示（白黒）が行われて
いるので、このＭモード表示された曲線の変位／時間の
傾きから構造物の運動速度を求めるものである。

第５図には、従来の超音波画像の表示状態が示されてお
り、図（ａ）は心臓の断層像が示され、心臓は所定周期
で実線で示す拡張と破線で示す収縮を繰り返している。

この心臓のカーソル線１００で選択された部分をＭモー
ドで表示すると、図（ｂ）に示されるものとなり、心臓
壁の変化は曲線２００のように表示される。従って、前
記傾きは曲線２００における所定時間内の変位ｆｌｄｙ
／ｄｔにて検出し、これにより心臓壁などの運動速度を
求めている。

第２は、Ｂモード断層像上のレンジゲート内の速度情報
を表示する従来のパルスドプラ装置を用い、心臓壁など
の構造物にレンジゲートを合わせて構造物の運動速度情
報を求めるものである。

しかしながら、前記第１又は第２のいずれの装置におい
ても、演算処理に手間がかかり、特に第１の装置では実
時間表示が困難であるという問題があり、また第２の装
置の場合は対象部位とは異なる部位を画像表示してしま
うというおそれがある。

すなわち、第２の場合は例えば心臓壁の特定点１０１を
指定したとしても次の瞬間には前記特定点には心臓壁が
存在しないという状態になり、運動速度情報が不正確に
なる。

発明の目的 本発明は前記従来の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、心臓壁や弁などの低
速度情報をも正確に画像表示することのできる超音波ド
プラ診断装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、第１の請求項に係る発明は
、超音波を被検体内に放射してその反射エコーを受信し
、この受信波と参照波を比較してドプラ信号を抽出し、
このドプラ信号に基づいて運動反射体からのドプラ偏移
周波数を演算して運動状態を画像表示する超音波ドプラ
診断装置において、前記ドプラ信号中の所定周波数帯域
の信号のみを取り出す所定帯域通過フィルタと、このフ
ィルタの入力信号と出力信号との差を演算する差演算器
と、前記フィルタ出力と差演算器出力のいずれかを切り
換え出力する切換器と、を備え、低速度情報と高速度情
報とを選択的に得るようにしたことを特徴とする。

第２請求項に係る発明は、ドプラ信号中の高周波数帯域
の信号のみを取り出す高域通過フィルタと、ドプラ信号
中の低周波数帯域の信号のみを取り出す低域通過フィル
タと、前記両フィルタ出力のいずれかを切り換え出力す
る切換器と、を備え、低速度情報と高速度情報とを選択
的に得るようにしたことを特徴とする。

第３請求項に係る発明は、探触子へ向かう低速度運動反
射体の速度を赤で、遠ざかる速度を青で表し、速度の大
きさは輝度で表し、運動情報を二次元表示するとを特徴
とする。

第４請求項に係る発明は、低速度運動反射体の速度の大
きさに応じて複数の色相を変化させて表示することを特
徴とする。

第５請求項に係る発明は、Ｂモード画面にカーソル線を
表示し、このカーソル線で指定された低速度運動反射体
の速度変化をグラフ表示することを特徴とする。

［作用］ 前記第１の請求項によれば、所定帯域通過フィルタとし
て高域通過フィルタを用いれば、ドプラ信号中の高周波
数帯域の信号のみが取り出され、−力差演算器により高
域通過フィルタの入力信号と出力信号との差が演算され
る。従って、高域通過フィルタからは高速度情報が出力
され、差演算器からは低速度情報が出力されることにな
り、この低速度情報により心臓壁や弁の運動状態が画像
表示される。

また、第２の請求項の発明によれば、高域通過フィルタ
によりドプラ信号中の高周波数帯域の信号のみが取り出
され、低域通過フィルタによりドプラ信号中の低周波数
帯域の信号のみが取り出されることになり、低域通過フ
ィルタから低速度情報が出力されることになる。

更に、第３請求項から第５請求項の発明によれば、低速
度情報を観察しやすい画像を表示することができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、第１実施例に係る超音波ドプラ診断装置の
回路構成が示されており、振動子が先端部に配設され被
検体に当接して超音波を放射する探触子１０には送信部
１２及び受信部１４が接続される。前記送信部１２は探
触子１０内の振動子に励振信号を供給しており、探触子
１ｏからはパルス超音波あるいは連続超音波を被検体内
に放射することができる。

一方、受信部１４は探触子１０に到達した被検体内から
の反射エコーを受信し、この受信信号を増幅する。実施
例では、ドプラ情報を得るためだけでなく、被検体内の
断層像をＢモードで画像表示するための超音波送受信も
行っており、時分割制御などにより両者の受信信号を受
信する。

また、この受信部１４に接続されている直交検波部１６
は、ドプラ信号を得るための直交検波を行っており、互
いに位相が９０度異なる参照信号を受信信号に掛は合わ
せる。従って、直交検波後のドプラ信号は実数部と虚数
部の２個の信号から成る複素信号として捉えることがで
き、この複素信号の偏角からドプラ周波数偏移を特定す
ることができる。この直交検波部１６から出力された実
数部と虚数部の信号は別々にＡ／Ｄ変換器１８ａ。

１８ｂにてデジタル信号に変換される。

本発明において特徴的なことは、低速度情報を抽出する
ようにしたことであり、このために、第１実施例では所
定帯域通過フィルタとして高域通過フィルタ２０ａ、２
０ｂを設け、この高域通過フィルタ２０をドプラ信号が
通過するのに要する時間だけ遅延させるデイレーライン
２２ａ、２２ｂと減算器２４ａ、２４ｂを差演算器とし
て設ける。

第３図には、ドプラ信号とフィルタ特性の関係が示され
ており、図示Ａは固定反射体や心臓壁や弁などの緩やか
に運動する反射体からの低速度のドプラ信号（いわゆる
クラッタ成分）であり、図示Ｂは血流などの比較的速く
運動する高速度の反射体からのドプラ信号である。なお
、この低速度のドプラ信号と高速度のドプラ信号との振
幅比は１００倍程度である。

前記高域通過フィルタ２０の特性は一点鎖線３００に示
されるようになるので、高速度のドプラ信号Ｂのみを通
過させることができ、また減算器２４からは元のドプラ
信号から高速度のドプラ信号を除去した低速度のドプラ
信号Ａのみを出力することになる。そして、この両者の
ドプラ信号を選択出力するための切換器２６が設けられ
ており、所定のタイミング毎にいずれかのドプラ信号が
出力される。

また、ドプラ信号から速度を演算する速度演算部２８が
設けられ、この速度演算部２８は実数部と虚数部の複素
信号の偏角を演算してドプラ周波数偏移を求める。この
速度演算部２８としては、特公昭６２−４４４９４号公
報に示される自己相関演算回路を用いることができ、１
周期ずれた複素信号間の複素共役積を求めることにより
、運動反射体の速度を精度よく検出することができる。

そして、この速度演算部２８の速度情報を画像処理する
ためのデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３０が設
けられており、このＤＳＣ３０の後段に表示部３２が接
続される。

前述したように、実施例では被検体内の断層像も白黒で
画像表示するので、断層像信号を得るための検波器３４
が受信部１４とＤＳＣ３０の間に接続される。

第１実施例は以上の構成から成り、以下にその作用を説
明する。

まず、探触子１０から被検体内の例えば心臓部位に超音
波を放射し、心臓部位からの反射エコーを再び探触子１
０で受波しており、受信部１４で得られた受信信号は直
交検波部１６により周波数成分が取り出されドプラ信号
が複素信号で形成される。このドプラ複素信号は実数部
と虚数部の２つの信号に分けられ、それぞれをＡ／Ｄ変
換器１３ａ、１８ｂによりデジタル信号に変換する。

そして、このＡ／Ｄ変換器１８ａ、１８ｂの出力は高域
通過フィルタ２０ａ、２０ｂとデイレーライン２２ａ、
２２ｂに供給され、高域通過フィルタ２０からは高速度
のドプラ信号のみが取り出される。また、前記デイレー
ライン２２ではドプラ信号を高域通過フィルタ２０の通
過時間だけ遅らせて減算器２４に供給しており、減算器
２４ではデイレーライン出力からフィルタ出力が差し引
かれ、低速度情報のみが取り出される。

この高速度情報と低速度情報の選択は、連動する切換器
’１５ａ、２６ｂにより行われ、この切換器２６が端子
Ａ、Ａ−側に切り換えられている場合には、従来装置と
同様に心臓血流が心臓の断層像に重ね合わせられ、二次
元的に画像表示される。

そして、この状態で心臓壁や弁の運動状態を観察しよう
とする場合には、操作部からの切換信号に基づいて切換
器２６ａ、２６ｂが端子Ａ、Ａ”から端子Ｂ、Ｂ−に切
り換えられ、低速度のドプラ信号が速度演算部２８に供
給される。

そうすると、速度演算部２８では低速度のドプラ信号（
複素信号）の偏角が演算されドプラ周波数偏移が求めら
れ、そのドプラ周波数偏移情報はＤＳＣ３０に供給され
る。このようにして、表示部３２には心臓壁や弁などの
速度情報が表示されることになる。

この表示部３２における低速度情報の画像表示は、次の
ような各種の形式で行うことができる。

第１は、従来の断層像に重ねる二次元表示と同様に、例
えば心臓壁や弁が探触子へ向かう速度を赤で、遠ざかる
速度を青で表し、速度の大きさは輝度で表す形式である
。これによれば、運動方向を異なる色相にて容易に識別
できるという利点がある。

第２は、心臓壁や弁などの動きはＢモード表示された断
層像（白黒表示）にて確認できるため、速度の方向は断
層像で判断することとし、速度の大きさのみを異なる色
相、例えば速度の最低レベルを白色とし、速度が上昇す
るに従って黄色、橙色、赤色に変化させる形式である。

これによれば、速度の変化が容易に観察できるという利
点がある。

第３は、第４図（ａ）に示されるように、Ｂモト画面に
カーソル線１００を表示し、このカーソル線１００で指
定された心臓壁や弁の速度の変化を、第４図（ｂ）に示
されるように、縦軸に位置をとり、速度の正負を分けて
グラフ表示する形式である。これによれば、特定点の詳
細な速度情報を観察することができ、心臓だけでなく胎
児の動きの観察にも良好に適用することができる。

前記実施例の説明では、所定帯域通過フィルタとして高
域通過フィルタ２０を用いたが、これに低域通過フィル
タを用いても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第２実施例を第２図に基づい−Ｃ説明す
る。

第２図において、高速度情報を取り出すために高域通過
フィルタ（ＨＰＦ）２０ａ、２０ｂを用いることは第１
実施例の場合と同様であるが、低速度情報を取り出すた
めに低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３６ａ、３６ｂが接続
される。この場合の低域通過フィルタ３６の動作特性は
、第３図の破線３０１で示され、低速度のドプラ信号Ａ
のみを通過させるものである。

そして、この高域通過フィルタ２０と低域通過フ、イル
タ３６の動作は切換器３８ａ、３８ｂにより行っており
、第１実施例の場合と同様に操作部の切換信号により高
速度情報と低速度情報のいずれかを選択することができ
、第１実施例と同様の効果を得ることができる。。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、所定帯域通過フ
ィルタを利用して高速度情報とともに低速度情報をも取
り出すようにしたので、心臓壁や弁などの臓器の運動状
態を画面上に表示でき、心臓機能や胎児の観察に有用な
低速度運動情報を提供可能となる。

特に、第１の請求項によれば、フィルタの入力と出力の
差を演算する構成としたので、容易に低速度情報を得る
ことができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る超音波ドプラ診断装置の回路
構成を示すブロック図、 第２図は第２実施例の回路構成を示すプロ・リフ図、 第３図は実施例のフィルタ特性とドプラ信号の関係を示
すグラフ図、 第４図は低速度情報の表示形式の一例を示す説明図、 第５図は従来の装置にて画像表示される断層像（図ａ）
とＭモード像（図ｂ）を示す説明図である。 １６　　・・・ ２０ａ。 ２２ａ。 ２４ａ。 ２６、３ ２８　　・・・ ３６　　・・・ 探触子 直交検波部 ０ｂ 高域通過フィルタＩＰＦ） ２２ｂ　　・・・　デイレーライン ２４ｂ　　・・・　減算器 ８　・・・　切換器 速度演算部 低域通過フィルタ。 ず２χ方邑ぜづりロ賂フロノア区 第 図 フ４・レタ待−１ｉ１キ（図 （ａ） （ｂ） 第 図 （ｂ） 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を被検体内に放射してその反射エコーを受
   信し、この受信波と参照波を比較してドプラ信号を抽出
   し、このドプラ信号に基づいて運動反射体からのドプラ
   偏移周波数を演算して運動状態を画像表示する超音波ド
   プラ診断装置において、前記ドプラ信号中の所定周波数
   帯域の信号のみを取り出す所定帯域通過フィルタと、こ
   のフィルタの入力信号と出力信号との差を演算する差演
   算器と、前記フィルタ出力と差演算器出力のいずれかを
   切り換え出力する切換器と、を備え、低速度情報と高速
   度情報とを選択的に得るようにしたことを特徴とする超
   音波ドプラ診断装置。
2. （２）超音波パルスビームを被検体内に放射してその反
   射エコーを受信し、この受信波と参照波を比較してドプ
   ラ信号を抽出し、ドプラ信号に基づいて運動反射体から
   のドプラ偏移周波数を演算して運動状態を画像表示する
   超音波ドプラ診断装置において、前記ドプラ信号中の高
   周波数帯域の信号のみを取り出す高域通過フィルタと、
   ドプラ信号中の低周波数帯域の信号のみを取り出す低域
   通過フィルタと、前記両フィルタ出力のいずれかを切り
   換え出力する切換器と、を備え、低速度情報と高速度情
   報とを選択的に得るようにしたことを特徴とする超音波
   ドプラ診断装置。
3. （３）請求項（１）又は（２）記載の装置において、探
   触子へ向かう低速度運動反射体の速度を赤で、遠ざかる
   速度を青で表し、速度の大きさは輝度で表し、運動情報
   を二次元表示することを特徴とする超音波ドプラ診断装
   置。
4. （４）請求項（１）又は（２）記載の装置において、低
   速度運動反射体の速度の大きさに応じて複数の色相を変
   化させて表示することを特徴とする超音波ドプラ診断装
   置。
5. （５）請求項（１）又は（２）記載の装置において、Ｂ
   モード画面にカーソル線を表示し、このカーソル線で指
   定された低速度運動反射体の速度変化をグラフ表示する
   ことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。