JPH02198542A - 超音波診断装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報とし
て血流情報を、超音波送受波およびドプラ効果の利用に
より得て映像化する超音波診断装置に関し、特に映像手
法を改良した超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、血流イメージングを代表例とするドプラ効果を利用
した生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を用いて診
断に供するようにしている。

また超音波の生体内に対する走査方法の代表例なものに
は、電子走査機械走査とがある。ここで電子走査方法に
ついて説明する。

すなわち複数の超音波振動子を併設してなるアレイ型超
音波探触子（プローブ）を用い、リニア電子走査であれ
ば、超音波振動子の複数個を１単位とし、この１単位の
超音波振動子について励振を行ない超音波ビームの送波
を行なう方法であり、例えば順次１振動子分づつピッチ
をずらしながら１単位の素子の位置が順々に変わるよう
にして励振してゆくことにより、超音波ビームの送波点
位置を電子的にすらしてゆく方法である。

そして超音波ビームがビームとして集束するように、励
振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置するも
のと側方に位置するものとでその励振のタイミングをず
らし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波の
位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォーカ
ス）させる。

そして励振したのと同じ振動子により反射超音波を受波
して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報を
例えば断層像として形成し、陰極線管等に画像表示する
。

またセクタ走査であれば、励振される１単位の超音波振
動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波ビーム
１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子の励振
タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆくもので
あり、後の処理は基本的には上述したリニア電子走査と
同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に振動子（探
触子）を走査機構に取付け、走査機構を運動させること
により超音波走査を行なう機械走査もある。

一方、映像法には、超音波送受信にもとなう信号を合成
して断層像化するＢモード像以外に同一方向固定走査に
よるＭモード像が代表的である。

これは、超音波送受波部位の時間的変化を表わしたもの
であり、特に心臓の如く動きのある臓器の診断には好適
である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドプラ法
は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像
化する方法であり、これを以下詳細に説明する。すなわ
ち、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
偏移する超音波ドプラ効果を利用したものである。

具体的には、超音波レートパルス（或いは連続波）を生
体内に送波し、その反射波エコーの位相変化より、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
さ位置における移動物体の運動情報を得ることができる
。これによれば、生体内における一定位置での血流の向
き、乱れているか整っているかの流れの状態、流れのノ
くターン、速度の値等の血流の状態を知ることができる
。

次に装置について説明する。すなわち超音波エコーから
血流情報を得るためには、ある所定方向に超音波パルス
を所定回数繰返して送波し、受波されたエコーを位相検
波することにより位相情報を取出す。この信号をディジ
タル化し、動いていない或いは動きの遅い成分つまりク
ラ・ンタ成分を除去するために、ディジタルフィルタに
通す。そしてフィルタを透過した信号を周波数解析する
。

これにより解析した周波数は、移動物体の動きによって
生じたドプラ偏移周波数であり、血流の方向および速度
を示した２次元血流情報として、単独またはＢモード像
やＭモード像に重畳して表示する。

以上のように超音波送信系と、Ｂモード像情報を得て白
黒処理するＢ又はＭモードイメージング処理系と、血流
速度情報を得てカラー処理する血流イメージング処理系
と、これらの画像を単独または重畳して表示する表示系
とを備えて装置を構成する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の超音波診断装置においては、連続した
Ｂ又はＭモード像、ドプラをフーリエ変換部（ＦＦＴ）
で高速フーリエ変換しさらにパワー・スペクトラム変換
部でスペクトラム変換して得られる画像（以下ＦＦＴ像
と称する。）のデータをイメージメモリ等の大容量を有
するディジタルメモリに記録し、後にこのイメージメモ
リから前記データを読出してすなわち再生し、動画像と
して超音波診断するという方法が採用されている。

この場合、イメージメモリに記録したＢモード像は、ル
ープ再生等の動画像として有用であり、Ｍモード像は、
再生時においてもげ意にスィーブスピード、倍率を自由
自在に変えることができ、また長時間の記録が可能であ
る。さらにドプラのＦＦＴ像の再生時についても、Ｍモ
ード像と同様の効果が得られる。

しかしながら、ドプラのＦＦＴ像にはドプラ音情報が含
まれているにもかかわらず、特に音声出力手段が設けら
れていないため、通常時と異なり、再生時にドプラ音を
再生できないという問題があった。

そこで本発明の目的は、ドプラのＦＦＴ像再生時におい
ても、ドプラ音を再生できる超音波診断装置を提供する
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、超音波探触子か
ら被検体に対して超音波送受波し、これにより得た信号
からドプラ偏移信号をフィルタを介して検出’、　Ａ　
／　Ｄ変換器でディジタル変換し該信号をフーリエ変換
部でフーリエ変換しパワー・スペクトラム変換部でスペ
クトラム変換してイメージメモリに書込むと共に、フレ
ームメモリに書込みＴＶスキャン変換して血流速情報を
表示した超音波診断装置において、前記イメージメモリ
から読出されたデータに含まれる血流の向き。

周波数をこれらに対応するラッチ回路に順次取込む手段
と、この手段の各ラッチ回路に対応して発振器が設けら
れ各ラッチ回路から入力する周波数。

ゲインに対応する周波数、ゲインを発振する発振手段と
、この発振手段の各発振器から入力する各信号を合成し
前記ドプラ偏移信号の音に類似するドプラぎを出力する
手段と、を備えたものである。

（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。大容量を有するイメージメモリから読出された
データは、パワー・スペクトラム変換されているので、
位相情報は含まれていないが、該データに含まれる血流
の向き１周波数が順次ラッチ回路に取込まれ、各ラッチ
回路から出力される周波数、ゲインに対応する周波数、
ゲインが発振し、各発振器から出力される各信号が合成
される。したがって、スピーカ等にドプラ偏移信号の音
に類似するドプラ音すなわち音色信号を含まない疑似信
号を再生出力でき、血流の向き。

血流速度情報を聴覚にて把握することができる。

また各発振器の各周波数を一様に可変できるので、ドプ
ラ音の零シフトが簡単になる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図はドプラ偏移を受けた信号のフ
リーズ像を示す図、第３図はパワー・スペクトラム変換
された血流の向きおよび複数の周波数を含むＦＦＴデー
タを示す概略図である。以下超音波診断装置について図
面を参照して説明する。

超音波探触子ｌは送受波回路２によって送信駆動され、
これにより超音波探触子１から生体に送波される超音波
パルスは、生体内で流動する血流によるドプラ偏移をも
となう受信信号となり、超音波探触子１および送受波回
路２により受波される。受波された受信信号から位相検
波回路３により血流によるドプラ偏移信号とクラッタ成
分とからなる信号が得られる。さらにレンジゲート部４
により同一走査線Ｍ上で送受波を行ないながら、ドプラ
の演算を行なうことによりその走査線Ｍ上におけるドプ
ラ像を第２図に示すように得る。すなわち、位相検波回
路３からの出力はレンジゲート部４に入力し、レンジゲ
ート部４で走査線Ｍ上の観ｎ１点Ｐにおけるドプラ偏移
信号を含む信号を分離し、ドプラフィルタ５によりクラ
ッタ成分を除去して観測点Ｐにおけるドプラ偏移信号を
得る。

この信号をＡ／Ｄ変換器６によりディジタル信号に変換
し、さらにＦＦＴ変換部７によりフーリエ変換し、パワ
ー・スペクトラム変換部８でパワー・スペクトラム変換
すると、第３図に示すように血流の向き（順方向＋また
は逆方向−）および複数の周波数ｆｌ〜ｆ’ｎからなる
血流速度データを得る。そしてこのデータは、スイッチ
９の接点ａ−ｂおよび入力バッファ１０を介してＤＳＣ
（ディジタル・スキャン・コンバータ）内のフレームメ
モリ１１に書込まれる。そしてＤＳＣによりＴＶスキャ
ン変換されてＴＶ表示部１２に血流情報が表示される。

また同時に前記パワー・スペクトラム変換部８からのデ
ータは、スイッチ９の接点ａ　−Ｃを介してイメージメ
モリ■５に順次書込まれる。

次に再生時にはスイッチ９を接点ｂ　−ｃに切換え、イ
メージメモリ１５に記録されたスペクトラム変換データ
を読出し、入力バッファ１０を介してフレームメモリ１
１に書込み、ＴＶスキャン変換してＴＶ表示部１２に血
流情報を再生表示する。

ここで本実施例が特徴とするところは、ドプラ音再生装
置２０を設けた点にある。ドプラ音再生装置２０は、次
のように構成される。取込回路３０は前記イメージメモ
リ１５から読出されたデータに含まれる血流の向き（順
方向または逆方向）１周波数ｆ１〜ｆｎをこれらに対応
するラッチ回路３１ａ〜３１ｎに順次取込み、発振回路
３２は取込回路３Ｇの各ラッチ回路３１ａ〜３１ｎに対
応して発振器３３ａ〜３３ｎが設けられ各ラッチ回路３
１ａ〜３１ｎから入力する周波数ｆ１〜ｒｎ、ゲインＧ
ｌ−Ｇｎに対応する周波数ｆｔ〜「ｎ、ゲインＧ１〜Ｇ
ｎを発振するものである。零シフト回路３４は発振回路
３２の各発振器３３の各周波数を一様に可変でき、波形
が折返って不連続となる場合に零シフトさせて連続波形
にするものである。演算増幅器３６は、増幅器３５およ
びこの増幅器３５に並列に設けられた抵抗ｒｌからなり
、発振回路３２の各発振器３３から入力する各信号を複
数の抵抗Ｒ１−Ｒｎを介して合成増幅するものである。

スピーカ３８は、演算増幅器３６から出力されるドプラ
偏移信号の音に類似したドプラ音を出力するものである
。

次にこのように構成されたドプラ再生装置２０内にイメ
ージメモリ１５から読出されたドプラＦＦＴデータが、
例えば第２図に示すフリーズ像でマーカをスィーブ・ス
ピードと同じ速度で動き、そのマーカ点Ｋにおけるドプ
ラデータとする。このデータは第３図に示すように血流
の向き（順方向＋。

逆方向−）、複数の異なる周波数ｆ　ｌ　−ｆ　ｎが含
まれており、複数のラッチ回路３１ａ〜３１ｎに周波数
ｆ　１−　ｆ　ｎの順に入力し、さらに各ラッチ回路３
１ａ〜３１ｎから各周波数および各ゲインが発振器３２
ａ〜３２ｎに入力する。そうすると、入力した各周波数
ｆ１〜ｆｎおよび各ゲインＧｌ−Ｇｎに対応した各周波
数ｆｌ−ｆｎおよび各ゲイン６１〜Ｇｎを有する各信号
を発振する。ここで折返って不連続波形である場合には
、零シフト回路３６により各発振器３３ａ７〜３３ｎの
周波数が一様に可変され零シフト調整される。そして各
信号は、抵抗Ｒ１〜Ｒｎを介して演算増幅器３５により
合成され所定のレベルまで増幅される。そして合成され
た音声信号は、スピーカ３８によりドプラ音を出力する
。

したがって、イメージメモリ１５に記録された多量のＦ
ＦＴ像データから前述したドプラ偏移信号の音に類似し
たドプラ音をスピーカ３８に再生出力でき、血流の順ま
たは逆向き、血流速度情報を聴覚で把握することができ
る。なおＦＦＴｌデータは、パワー・スペクトラムであ
り、位相情報は含まれていないので、音色信号はなくな
る。このためフーリエ逆変換しても原音声信号は忠実に
は再現できないが、音の高さは再現できるので、血流の
向き、血流速度の変化を十分に理解でき、実用上問題な
い。またドプラ音の零シフトが簡単にできる。

次に第４図は本発明の第２の実施例を示す概略図である
。本実施例は前記実施例に対しＦＦＴ演算部７の後段に
設けられていたパワー−スペクトラム変換部８を取除き
、ＦＦＴ演算部７からのＦＦＴデータをイメージメモリ
１５に直接書込むようにした点が異なる。すなわちＦＦ
Ｔ演算部７において、ドプラ偏移信号をｇ　（ｎＴ）、
　　このドプラ偏移信号ｇ（ｎＴ）をフーリエ変換した
ものをＧ（ｋΩ）とすれば、 ｇ（ｎＴ） と表現できる。なおｎ　＝Ｏ＋　１　・・・Ｎ　　ｌ　
ｓ　ｋ−０。

１・・・Ｎ−１，Ω−２π／ＮＴである。したがって、
ＦＦＴ演算部７からのＦＦＴ像が複索周波数信号であれ
ば、イメージメモリ１５に記録し、これを再生しても時
間信号を再現できる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。上述した実施例においては、イメージメモリ１５から
読出していたが、イメージメモリ１５に限定されず、フ
レームメモリ１１から読出しても、ドプラ音を再生でき
る。このほか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。

［発明の効果コ 本発明によれば、イメージメモリから読出されたデータ
は、パワー・スペクトラム変換されているので、位相情
報は含まれていないが、該データに含まれる血流の向き
１周波数が順次ラッチ回路に取込まれ、各ラッチ回路か
ら出力される周波数。

ゲインに対応する周波数、ゲインが発振し、各発振器か
ら出力される各信号が合成される。したがって、スピー
カ等にドプラ偏移信号の音に類似するドプラ音すなわち
音色信号を含まない疑似信号を再生出力でき、血流の向
き、血流速度情報を聴覚にて把握することができる。ま
た各発振器の各周波数を一様に可変できるので、ドプラ
音の零シフトが簡単になる超音波診断装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置を示す概略ブロッ
ク図、第２図はドプラ偏移を受けた信号のフリーズ画像
を示す図、第３図はパワー・スペクトラム変換された血
流の向きおよび複数の周波数を含むＦＦＴデータを示す
図、第４図は第２の実施例を示す概略図である。 １・・・超音波探触子、２・・・送受波回路、３・・・
位相検波回路、４・・・レンジゲート部、５・・・ドプ
ラフィルタ、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・ＦＦＴ変
換部、８・・・パワー・スペクトラム変換部、９・・・
スイッチ、ｌＯ・・・入力バッファ、１１・・・フレー
ムメモリ、１２・・・ＴＶ表示部、１５・・・イメージ
メモリ、２０・・・ドプラ音再生装置、３０・・・取込
回路、３１・・・ラッチ回路、３２・・・発振回路、３
３・・・発振器、３４・・・零シフト回路、３６・・・
演算増幅器、３８・・・スピーカ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波探触子から被検体に対して超音波送受波し、これ
   により得た信号からドプラ偏移信号をフィルタを介して
   検出しＡ／Ｄ変換器でディジタル変換し該信号をフーリ
   エ変換部でフーリエ変換しパワー・スペクトラム変換部
   でスペクトラム変換してイメージメモリに書込むと共に
   、フレームメモリに書込みＴＶスキャン変換して血流速
   情報を表示した超音波診断装置において、前記イメージ
   メモリから読出されたデータに含まれる血流の向き、周
   波数をこれらに対応するラッチ回路に順次取込む手段と
   、この手段の各ラッチ回路に対応して発振器が設けられ
   各ラッチ回路から入力する周波数、ゲインに対応する周
   波数、ゲインを発振する発振手段と、この発振手段の各
   発振器から入力する各信号を合成し前記ドプラ偏移信号
   の音に類似するドプラ音を出力する手段と、を具備した
   ことを特徴とする超音波診断装置。