JPH0221810B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波装置に関するものであり、特
にドプラ像（血流速分布像）をリアルタイム（極
短時間）で表示する機構を備えた超音波装置に関
するものである。

〔従来技術〕

従来、超音波パルスドプラ技術を用いて、例え
ば血流の速度を測ることが行われている。

すなわち、単一の振動子を有する探触子によつ
て超音波を皮膚上から被検体内の血管に向けて発
射すると、被検体内の臓器組織からの反射波とと
もに血管内の血球からも反射波が得られる。この
血球からの反射波は、血管内の血液の流れによつ
てその周波数が発射超音波に対して変化してお
り、発射超音波と反射波との周波数の差、すなわ
ち超音波ドプラ偏位周波数fd（fd＝f₀−f₁＝
2Vcosθ・f₁／ｃ、ここで、f₀：発射超音波の周波
数、f₁：反射波の周波数、ｃ：その媒体内の音
速、Ｖ：反射体の運動の速さ、θ：超音波パルス
の方向と反射体の運動方向との間の角度である）
から血流速度を測るというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の単一振動子を有する探触子を用いて超音
波ドプラ偏位周波数fdを求めるには、超音波ドプ
ラ周波数の１周期以上の時間超音波ビーム、即ち
探触子の方向を固定しておかねばならない。そし
て血流速分布等を断面上に二次元的に表示するに
は、ドプラサンプルの位置検出機構が必要とな
る。また、探触子のスキヤンに時間がかかるため
生体に応用するには、ECG等のトリガをかけな
ければならない等の問題があつた。したがつて、
血流速分布像を被検体の断面に対応した二次元像
としてリアルタイムで表示するということは不可
能であつた。

本発明は、前記問題点を解消するためになされ
たものである。

本発明の目的は、リアルタイム二次元断層像と
リアルタイム二次元ドプラ像を重ねて表示するこ
とができる超音波装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、能率的なスキヤンが可能
であり、かつリアルタイムで被検体の断面に対応
した血流速度の二次元分布像（二次元ドプラ像）
の表示が可能な超音波装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は以下に記すような技術的手段を備え
た超音波装置によつて達成される。

即ち、本発明の目的は、超音波を送受信する単
一の高速電子スキヤン形探触子と、該探触子によ
り被検体内の心臓又は血管等の血流を有する所定
部位へ１スキヤンに対し一方向当り複数回ずつ超
音波パルスビームを送受波し、その送受信方向を
ずらしながら走査する超音波走査手段と、該超音
波走査手段によつて受信した一方向当り１つずつ
の受信信号から断層像信号を得るとともに、前記
一方向当り複数の受信信号間で送受信の１周期分
の時間を遅延させる遅延回路を用いてドプラ偏位
周波数に対応した位相変化量を検出し被検体内の
各深さにおけるドプラ像信号を得る手段と、各送
受信方向からの前記断層像信号とドプラ像信号と
を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された
断層像信号とドプラ像信号とを同時に読み出しリ
アルタイム二次元断層像とこの断層像に対応した
リアルタイム二次元ドプラ像とを重ねて表示させ
る手段とを具備したことを主な特徴とする超音波
装置によつて達成される。

〔作用〕

前記目的達成のための手段によれば、高速電子
スキヤン形探触子より超音波パルスビームを１方
向に対し複数回送波し各送波毎に反射信号を受信
し、その反射信号の１つにより断層像データを、
そして各反射信号間で被検体内の血流からのドプ
ラ偏位周波数に対応する位相変化量を検出しつ
つ、超音波の送受波方向を順次ずらしながらスキ
ヤンすることにより、各送受波方向の断層像デー
タとドプラ信号データとをほぼリアルタイムで得
ることができる。そして、これらのデータを記憶
手段に記憶して、同時に読み出すことで被検体の
断面に対応した二次元断層像と二次元ドプラ像
（二次元血流速分布像）をほぼリアルタイムで重
ねて表示することができる。そして、二次元ドプ
ラ像及び二次元断層像を重ね合せて表示すること
により、異常血流の発生部を容易にかつ正確に把
握することができるので、診断上極めて有効であ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の好ましい実施例の超音波装置を
図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の超音波装置の概
略構成を説明するためのブロツク構成図である。

第１図において、１は高速電子スキヤンが可能
な探触子で好ましくは電子セクタ形の探触子、２
は電子スイツチ回路であり、高速に振動子の送受
信の切り換えを行つて高速スキヤンを行うための
ものである。３は送受信回路、４は遅延回路であ
り、受信された信号を整相するためのものであ
る。５は位相合成アンプ、６は検波回路、７は前
記電子スイツチ回路２、遅延回路４及びCRT表
示装置１５の掃引信号の制御を行う制御回路、８
は遅延回路であり、ドプラ像（血流速分布像）を
検出するために位相合成アンプ５の出力信号に対
し超音波の打ち出し一周期分の時間の遅延をかけ
るためのものである。９は90度移相回路であり、
前記位相合成アンプ５の出力を90度位相をずらす
ためのものである。

１０Ａ，１０Ｂはリミツトアンプ、１１は位相
検波回路、１２は低帯域通過フイルタ、１３は断
層像データとドプラ像データとをメモリ１４へ入
力するための像データ入力切換器であり、Ａ接点
側は断層像データ、Ｂ接点側がドプラ像データを
それぞれメモリ１４へ入力する。メモリ１４は、
前記低帯域通過フイルタ１２の出力信号又は検波
回路６の出力信号を記憶するためのものである。
１５はCRT表示装置であり、このCRT表示装置
１５の水平（Ｘ）及び垂直（Ｙ）の掃引信号は超
音波パルスのビーム方向と同じ方向になるように
前記制御回路７から出力される。１６は前記像デ
ータ入力切換器１３の切換制御及びメモリ１４の
書き込み、読み出し制御を行う制御回路である。

第２図は、本実施例の受信信号の位相変化量検
出動作を説明するための波形図である。

第２図において、ａは位相合成アンプ５の出力
信号であり、ｎ回目の超音波パルスの送受信時の
固定物体の受信信号（エコー信号）イと移動物体
の受信信号（エコー信号）ロが位相合成されたも
のである。

ｂは遅延回路８の出力信号であり、ｎ−１回目
の超音波パルスの送受信時の固定物体の受信信号
（エコー信号）イと移動物体の受信信号（エコー
信号）ロが位相合成されたものである。

ｃは90度移相回路９の出力信号であり、前記信
号ロより90度位相をずらしたものである。

ｄ，ｅはそれぞれリミツトアンプ１０Ａ，１０
Ｂの出力信号、ｆは位相検波回路１１の出力信
号、ｇは低帯域通過フイルタ１２の出力信号であ
る。

次に、本実施例の超音波装置の動作を説明す
る。

第１図において、制御回路７からフオーカスデ
ータ及び超音波パルスビームの偏向データと共に
打ち出しクロツクが出力され、その内容に従つて
探触子１から打ち出される超音波の打ち出し信号
に、遅延回路４で所定種類の遅延がかけられる。
例えば、10チヤンネルであれば10通りの遅延、32
チヤンネルであれば32通りの遅延がかけられる。
これらの遅延がかけられた打ち出し信号によつて
送受信回路３から高電圧パルスが出力され、探触
子１の所定の素子に印加され、所定の方向へ超音
波パルスビームがｎ回ずつ送波される。

探触子１から打ち出された超音波ビームの各反
射信号は、送受信回路３により増幅され、遅延回
路４でその位相がそろえられ、位相合成アンプ５
で合成され、検波回路６で検波され断層像信号と
して出力され、像データ入力切換器１３のＡ接点
を介してメモリ１４へ入力される。一方位相合成
アンプ５の出力信号ａは、第２図に示されるよう
に、血流速分布を検出するために遅延回路８で超
音波の打ち出し一周期分の時間の遅延がかけら
れ、リミツトアンプ１０Ａに入力される。そして
前記位相合成アンプ５の出力信号ａは、90度移相
回路９で90度位相がずらされ、リミツトアンプ１
０Ｂに入力される。このとき、遅延回路８の出力
信号ｂはｎ−１回目の受信信号であり、90度移相
回路９の出力信号ｃはｎ回目の受信信号であるた
め、前記各リミツトアンプ１０Ａ，１０Ｂの出力
信号ｄ，ｅは、位相検波回路１１において、位相
差に応じたパルス幅となり、低帯域通過フイルタ
１２の出力電圧信号ｇの大きさが位相差、即ち反
射体（血流）の移動速さを示すことが可能であ
る。したがつて、前記受信信号の位相変化の大き
さをドプラ周波数の大きさとして検出し、その位
相変化量を検出するために、本実施例では基準と
なる１回目の超音波パルスの送信時の反射信号と
変化量を持つた２回目の超音波パルスの送信時の
反射信号が得られるように、超音波ビームの送
信・受信を同一方向で複数回、具体的には２回行
う。このようにして、同一方向で超音波ビームの
送信・受信を２回行うことによりその方向の血流
速を検出し、順次制御回路７の制御で超音波ビー
ムの送受信方向を切り換えてスキヤンする（高速
電子スキヤン）ことにより、極めて短時間に二次
元断層像と二次元ドプラ像が得られる。

そして、前記像データ入力切換器１３をＡ接点
側に接続すれば断層像データが、Ｂ接点側に接続
すればドプラ像データがそれぞれメモリ１４に記
憶される。前記入力切換器１３の切換制御及びメ
モリ１４の書き込み、読み出しの制御は制御回路
１６によつて行う。例えば、前記受信動作におい
て、ｎ−１回の受信信号に対しては入力切換器を
Ａ接点側へ、ｎ回目の受信信号に対してはＢ接点
側に接続する。これによつて二次元断層像データ
と二次元ドプラ像データがほぼリアルタイムで取
り込める。そして、二次元断層像及び二次元ドプ
ラ像を同時に重ねて表示するには、メモリ１４に
断層像用とドプラ像用の二組のメモリを設け、そ
の内容を同時に読み出して、表示装置に表示すれ
ばよい。

以上の説明からわかるように、本実施例によれ
ば、超音波ビームの送信・受信を同一方向で複数
回行う手段と、超音波ビームの走査及び偏向を高
速スキヤン装置で行う手段と、打ち出された超音
波ビームの被検体内の各深さにおけるドプラ偏位
周波数に比例した位相変化量を検出する手段を備
えたことにより、リアルタイムの二次元ドプラ像
が得られるので、診断上極めて有効である。

例えば、従来のECGトリガ法ではラスタ数100
本、超音波パルス繰り返し時間200μsecでドプラ
像を得ようとすれば、１心拍の周期を1secとして
100secかかるが、本実施例によれば、200μsec×
２×100＝40ｍsecで得ることができるので1sec当
り約20〜25フレームの画像表示が可能である。ま
た、高速電子スキヤナ等の高速電子スキヤン装置
を用いているので能率的にスキヤンができる。

また、前記位相変化量を格納しておくメモリ及
び断層像を格納しておくメモリを備え、前記手段
によつて得られたリアルタイム二次元断層像とリ
アルタイム二次元ドプラ像を重ね合せて表示する
ことにより、異常血流の発生部を容易にかつ正確
に把握することができるので、診断上極めて有効
である。

本実施例はリアルタイム二次元断層像及びリア
ルタイム二次元ドプラ像に関するものとして説明
したが、本発明はこの実施例に限定されることな
く、流体の検査等における断層像及び流速分布像
を表示する検査手段にも適用できることは言うま
でもない。

そして、本実施例では、超音波ビームを一方向
当り複数回送受波するとともに順次その送受波方
向をずらしてスキヤンする方法で説明したが、本
発明はこのような方法に限定されることなく、前
述の従来技術で述べた発射超音波と反射波との周
波数の差からドプラ偏位周波数を求め送受信方向
を順次ずらしてスキヤンする方法を用いても良い
ことは明らかであろう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、リアル
タイムの二次元ドプラ像が得られるので、診断上
極めて有効である。また、リアルタイム二次元断
層像とリアルタイム二次元ドプラ像を重ね合わせ
て表示することにより、異常血流の発生部を容易
にかつ正確に把握することができるので、診断上
極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の超音波装置の概
略構成を説明するためのブロツク構成図、第２図
は、本実施例の受信信号の位相変化量検出動作を
説明するための波形図である。 図中、１……探触子、２……電子スイツチ回
路、３……送受信回路、４，８……遅延回路、５
……位相合成アンプ、６……検波回路、７，１６
……制御回路、９……90度移相回路、１０Ａ，１
０Ｂ……リミツトアンプ、１１……位相検波回
路、１２……低帯域通過フイルタ、１３……像デ
ータ入力切換器、１４……メモリ、１５……
CRT表示装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波を送受信する単一の高速電子スキヤン
   形探触子と、該探触子により被検体内の心臓又は
   血管等の血流を有する所定部位へ１スキヤンに対
   し一方向当り複数回ずつ超音波パルスビームを送
   受波し、その送受信方向をずらしながら走査する
   超音波走査手段と、該超音波走査手段によつて受
   信した一方向当り１つずつの受信信号から断層像
   信号を得るとともに、前記一方向当り複数の受信
   信号間で送受信の１周期分の時間を遅延させる遅
   延回路を用いてドプラ偏位周波数に対応した位相
   変化量を検出し被検体内の各深さにおけるドプラ
   像信号を得る手段と、各送受信方向からの前記断
   層像信号とドプラ像信号とを記憶する記憶手段
   と、該記憶手段に記憶された断層像信号とドプラ
   像信号とを同時に読み出しリアルタイム二次元断
   層像とこの断層像に対応したリアルタイム二次元
   ドプラ像とを重ねて表示させる手段とを具備した
   ことを特徴とする超音波装置。