JPH0221851A - 超音波装置 - 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って超音波
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、［６Ｌ
管内の血液の流れによっ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ｆ　ｄ　　（ｆ　ｄ　＝ｆ、　−ｆｌ　
＝２Ｖｃｏｓθ・ｆ＋／ｃ、ここで、ｆｏ＝発射超音波
の周波数、ｆに反射波の周波数、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、探触子のスキャンに時間がかか
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った。したがって、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った。

本発明は、前記Ｉ？ＦＩＮｉ点を解消するためになさ九
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、能率的なスキャンが可能であり、
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
装置によって達成される。

即ち、本発明の目的は、超音波を送受信する単一の高速
電子スキャン形探触子と、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スキャンに対
し一方向当り腹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っ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ｒＪ１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
よって達成される。

〔作用〕

前記目的達成のための手段によれば、高速電子スキャン
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ャンすることにより、
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１診
断上極めて有効である。

〔発明の実施例〕

以下１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５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ック構成図である。

第１図において、１は高速電子スキャンが可能な探触子
で好ましくは電子セクタ形の探触子、２は電子スイッチ
回路であり、高速に振動子の送受信の切り換えを行って
高速スキャ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
ッチ回路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、ＩＯＢはリミットアンプ、１１は位相検波回路
、１２は低帯域通過フィルタ、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。

前記低帯域通過フィルタ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５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）口が位相合成さ九たものである。

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）口が位相合成さ
れたものである。

Ｃは９０度移相回路９の出力信号であり、前記信号口よ
り９０度位相をずらしたものである。

ｄ、ｅはそれぞれリミットアンプＩＯＡ、１０Ｂ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
過フィルタ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からフォーカスデータ及び
超音波パルスビームの偏向データと共に打ち出しクロッ
クが出力され５その内容に従って探触子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って送受信
回路３から高電圧パルスが出力され、探触子ｌ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ｌ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。

一方位和合成アンプ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
ットアンプＩＯＡ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、リミットアンプ１ＯＢに入力される。この
とき、遅延回路８の出力信号すは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、前記各リミットアンプＩＯＡ、ＩＯＢ
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、低帯域通過フィルタ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。したがって、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
信号と変化量を持った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
換えてスキャンする（高速電子スキャン）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によって行う０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。これによっ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。

以上の説明かられかるように１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ャン装置で行う
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）−ツガ法ではラスク数１００本
、超音波パルス繰り返し時１！ｆｆ２００μｓｅｃでド
プラ像を得ようとすれば、■心拍の周期を１ｓｅｃとし
て１００ｓｅｃかかるが、本実施例によれば。

２００μ５ｅｃＸ２Ｘ１００＝４０＋＊ｓｅｃで得るこ
とができるのでｌ　ｓｅｃ当り約２０〜２５フレームの
画像表示が可能である。また、高速電子スキャナ等の高
速電子スキャン装置を用いているので能率的にスキャン
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、前記手段によって得られ
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１診断
上極めて有効である６ 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
キャ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ャ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１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ック構成図、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、ｌ・・・探触子、２・・・電子スイッチ回路、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、ＩＯＡ、ＩＯＢ・・・
リミットアンプ、１１．・・・位相検波回路、１２・・
・低帯域通過フィルタ、１３・・・像データ入力切換器
、１４・・・メモリ、１５・・・ＣＲＴ表示装置である
。 特許出願人　株式会社日立メディコ

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ャン形探
   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スキャ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
   査手段によっ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。