JPH0224140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は超音波ドプラ診断装置、特に生体内部
の血流の検出あるいは血流速度、血流量等を測定
するための改良された超音波ドプラ診断装置に関
する。

［従来技術］ 生体内の運動部例えば心臓、血管等の血流を無
侵襲にて検出又は計測するために超音波ドプラ法
が広く用いられている。

一般に、血流に対して超音波が送受波される
と、このときの血流の移動量によつて超音波周波
数は偏移を受け、これによつて、前記血流の動き
を知ることができる。

しかしながら、一般に、血流からの超音波反射
液は血流周辺にある血管壁、臓器壁からの反射信
号（以下壁信号という）と混在することとなり、
特に血流信号は壁信号に比べて微弱であるという
問題がある。

前記壁信号を小さくするために、超音波ビーム
を尖鋭にすることが好適であるが、このような尖
鋭化にも限界があり、通常の場合、反射波には高
レベルの壁信号と低レベルの血流信号との両者が
共に含まれることとなり、この結果、本来必要と
する血流信号に対して強い壁信号が大きな妨げと
なる欠点があつた。

前記血流信号と壁信号との分離は従来において
も、周波数の差によつて行われ、すなわち、壁信
号は元来動きのない部分からの反射波であり、超
音波ドプラ法によつて参照波との比較が行われた
後においてはその周波数は低くなり、一方、動き
のある血流からの反射波は超音波ドプラ作用によ
つて高い周波数となり、この周波数差を用いて両
者の分離が行われている。両信号が混在した出力
はフイルタを通すことにより、弱い血流信号に比
較して強いけれども低い周波数である壁信号が除
去可能である。

しかしながら、このような従来装置において
も、微細血管においては壁信号と血流信号との出
力レベル比が極めて大きく、血流信号を十分に検
出できる程度に大きな増幅度を与えると、受信部
内では強い壁信号出力によつて飽和してしまい、
この結果、本来必要とされる血流信号の検出自体
が困難になつてしまうという問題があつた。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、微細血管や心臓壁に近い血流を有効に検出
可能な改良された超音波ドプラ診断装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ 上記目的を達成するために、本発明は超音波ド
プラ作用を用いて血流の検出あるいは計測を行う
装置において、受信波を対数的特性で増幅すると
ともに、受信波中の血流信号と壁信号との比を求
める変換回路と、受信波から壁信号を取り出す抽
出回路と、前記変換回路と抽出回路との両出力を
積演算する演算器とを含み、受信波から壁信号を
除去して血流信号のみを取り出すことを特徴とす
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。

図には、本発明に係る超音波ドプラ診断装置の
好適な実施例が示されており、発振器１０は安定
な高周波信号を発生し、この発振器１０の出力は
駆動回路１２を介して探触子１６の送信用圧電素
子１６ａを駆動し、前記発振器１０と駆動回路１
２とは送信器１４を形成していることが理解され
る。従つて、圧電素子１６ａからは生体１８内に
向けて超音波が放射され、生体１８内部からは反
射波が生じ、この反射波は探触子１６に設けられ
ている受信用圧電素子１６ｂにて受信され、電気
信号に変換される。

前記受信された電気信号は受信器２０によつて
増幅され、本発明においては、この受信器２０が
対数増幅特性を有することを特徴とする。

すなわち、前述したように、受信用圧電素子１
６ｂから受信器２０に入力される電気信号には出
力レベルの大きな強大な壁信号と検出対象である
微弱な血流信号とが含まれており、通常の増幅特
性では、前記壁信号と血流信号との比が非常に大
きいため増幅器が飽和してしまい、この結果、微
弱信号である血流信号の検出が困難になるという
欠点があつた。そして、血管が微細になればなる
ほど、前記壁信号と血流信号との強弱比が増加
し、一層血流信号の検出が困難となつていた。

本発明は、前述したように、受信器２０に対数
的増幅特性をもたせたことにより、前記微弱信号
の検出可能な飽和のない受信器構成を達成可能で
ある。

前記対数的増幅特性を有する受信器２０として
は公知の対数増幅器あるいは自動利得制御回路を
有する増幅器等を用いて容易に構成可能である。

前述した受信器２０の出力は前記発振器１０か
らの信号ととにミキサ２２に供給され、発振器１
０からの信号を参照波として両者が混合検波され
る。

ミキサ２２の出力は低域フイルタ２４を通り、
ミキサ２２の両入力周波数の差の周波数すなわち
両信号の比較によつて生じた周波数偏移信号が取
り出される。しかしながら、この周波数偏移信号
中には血管壁や心臓壁等のゆつくりした運動によ
る強大ではあるが低周波数の信号と血液の流れに
伴う微弱ではあるが周波数の高い血流信号を含ん
でおり、これらの両信号の分離が必要である。

本発明において特徴的なことは、前記壁信号と
血流信号との分離を行うために、前述した受信器
２０における対数増幅特性を有効に利用すること
であり、このために、前記ミキサ２２、低域フイ
ルタ２４及びフイルタ２６が血流信号と壁信号と
の比を求める変換回路２７として作用する。すな
わち、受信波中の血流信号振幅をａ、壁信号振幅
をＡとすると、受信器２０にて対数増幅され、ま
たミキサ２２によつて参照波との比較を行いその
高周波成分が除去された低域フイルタ２４の出力
は log（Ａ＋ａ）＝logA（１＋ａ／Ａ） logA＋ａ／Ａ で示される。

そして、この低域フイルタ２４の出力はフイル
タ２６において前式の第１項が除去される。すな
わち、フイルタ２６は高域フイルタ又は帯域フイ
ルタで構成されており、低周波数成分である壁信
号Ａのみからなる第１項logAが除去され、この
結果、フイルタ２６の出力はａ／Ａで近似される
こととなる。

従つて、変換回路２７により、血流信号ａと壁
信号Ａとを含む受信波は両者の比として求められ
ることが理解される。一方、受信器２０からの受
信波信号は検波器２８、逆対数回路３０及びフイ
ルタ３２から成る抽出回路３４に供給され、受信
波から壁信号Ａが抽出される。

すなわち、受信器２０の出力受信波は検波器８
によつてその信号の包絡線が検出され、前記受信
器２０の対数増幅特性とは反対の逆対数的特性に
よつて処理される。

実施例における逆対数回路３０は例えば対数的
特性をフイードバツク回路に有する増幅器あるい
は公知のアンチログ回路から形成することができ
る。

従つて、逆対数回路３０の出力はＡ＋ａとなる
ことが明らかであり、更にこの対数関が除去され
た受信波信号はフイルタ３２によつてその低周波
成分のみが取り出され、壁信号Ａとして抽出回路
３４から出力される。すなわち、フイルタ３２は
低域フイルタで形成されており、高周波成分であ
るａを除去し、この結果、壁信号Ａのみが取り出
される。

そして、本発明において、前記変換回路２７か
らの出力ａ／Ａと前記抽出回路３４からの出力Ａ
とが演算器３６において積演算され、この結果、
演算器３６からは血流信号ａのみが取り出される
こととなる。

前記演算された血流信号ａは信号処理器３８に
おいて速度信号Ｖに変換され、所望の血流速度を
得ることが可能となる。

実施例において、抽出回路３４はフイルタ３２
を有するが、壁信号Ａが血流信号ａに比べて十分
大きい場合には、逆対数回路３０の出力Ａ＋ａは
Ａで近似され、この場合、前記フイルタ３２を除
去することも可能である。

更に、壁信号Ａが血流信号ａと比して十分に小
さい場合には、抽出回路３４内の逆対数回路３０
を除去することも可能である。

また、実施例は連続型ドプラ装置の一例を示す
が、本発明は、更に従来のパルス型ドプラ装置に
も適用可能であり、更にそれらを任意に選択した
二次元ドプラ装置にも応用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、受信器
において対数的増幅を行い、また受信波信号から
血流信号と壁信号との比及び壁信号のみを取り出
し、これらを積演算することにより壁信号が除去
された血流信号のみを取り出すことができ、微細
血管の血流速度等の測定を容易に行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る超音波ドプラ診断装置の好適
な実施例を示す回路図である。 １６……探触子、１８……生体、２０……受信
器、２２……ミキサ、２４……低域フイルタ、２
６……フイルタ、２７……変換回路、２８……検
波器、３０……逆対数回路、３２……フイルタ、
３４……抽出回路、３６……演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波を生体内に放射しその反射波を受信し
   て受信波と参照波とを比較し周波数偏移を検出す
   る超音波ドプラ診断装置において、受信波を対数
   的特性で増幅する受信器と、受信波から血管壁そ
   の他に対応する壁信号を取り出す抽出回路と、受
   信波を血流信号と壁信号との比に変換する変換回
   路と、前記抽出回路と変換回路との両出力を積演
   算する演算器とを備え、受信波から血流信号を検
   出することを特徴とする超音波ドプラ診断装置。