JPH02271840A - 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】 ［発明の目的コ （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、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洪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的なものに
は、電子走査と機械走査とがある。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１１ｔ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
点位置を電子的にず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（ｍ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。以下装置について詳細に説明する。

超音波探触子から超音波を生体に対して送受波し、これ
により得た超音波は生体内で流動する血流によるドプラ
偏移をともなう受信信号となり、超音波探触子および受
信部により受波される。受波された受信信号から位相検
波回路により検出して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。そしてフィルタに
よりクラッタ成分を除去してドプラ偏移信号を得る。さ
らにこの信号をＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変
換し、周波数解析回路により周波数解析する。これによ
り得た周波数は移動物体の動きにより生じたドプラ偏移
周波数であり、血流の向き（順方向＋または逆方向−）
および血流速度データ（すなわちパワースペクトラム情
報）をイメージメモリまたはバッファメモリに書込む。

さらにＴＶスキャン変換されて表示部に血流速度情報が
表示される。

このように超音波ドプラ（パルス波、連続波）により、
血流情報を画像表示する場合に、血流速度の時間変化の
表示または記録が一般的に行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の超音波診断装置にあっては、前記各血流速度
毎のパワー情報を輝度に対応付けて表現しており、この
パワー情報は膨大な量となっている。然し乍ら、現状に
おいては、前記情報が有効に利用されていないという問
題があった。

そこで本発明の目的は、各種の血流情報を反復再現でき
、しかも血流情報を有効に利用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し周波数解
析回路で周波数解析し第１のメモリに書込むと共にＴＶ
スキャン変換して血流情報を表示系に表示した超音波診
断装置において、前記周波数解析回路から入力する情報
に基づき平均１分散およびパワー情報を求める手段と、
この手段から入力する平均１分散、パワー情報を書き込
むと共にＥＣＧトリガ−毎にアドレスをリセットする第
２のメモリと、この第２のメモリから入力する血流情報
に基づき各種の血流情報の組み合わせに合成する合成手
段と、この合成手段から入力する合成血流情報をＢモー
ドスキャン期間に表示系に出力し前記第１のメモリから
入力する血流情報をドプラスキャン期間に前記表示系に
出力するように切換え選択する選択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。周波数解析回路による周波数解析後のドプラ情
報により平均周波数９分散、パワーを求め、この演算結
果をＥＣＧ　トリガ−毎に第２のメモリに書込む。した
がって、−心拍の血流情報が記憶されるので、各種のパ
ターン例えば平均周波数と時間との関係、パワーと時間
との関係を合成することにより、パワーと平均周波数と
の関係を表示でき、血流情報を有効に利用できる。

またドプラ信号が得られない期間では、パワー平均１勿
散情報に基きスペクトラム信号を再生して表示系に出力
でき、ＭＳＥとして機能して、前記メモリに書込まれた
血流情報は、ＥＣＧトリガ−毎に再現できる。

（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３種類の血流情報の平均１分
散およびパワーと時間との関係を示す図、第３図は平均
周波数と時間との関係およびパワーと時間との関係に基
づきパワーと平均周波数との関係を求めた血流情報を示
す図、第４図はＢモードスキャンとドプラモード（Ｄス
キャン）との切換えタイミングを示す図、第５図は平均
周波数付近の血流強度を示す図である。第１図において
、超音波探触子１は、送受波回路２により駆動し生体に
超音波を送波して同一振動子で受波するものである。位
相検波回路３はドプラ偏移信号を位相検波してドプラ信
号のみを検出し、周波数解析回路４は、前記位相検波回
路３から人力するドプラ信号を周波数解析しスペクトラ
ム像を得るものである。第１のメモリとしてのバッファ
メモリ５は、前記周波数解析回路４からのスペクトラム
データを記憶するものである。パワー演算回路７は、前
記周波数解析回路４からのスペクトラムデータに基づき
パワーを次式より算出するものである。

Ｐ−ΣＰ１　　　　　　　　　　・・・（１）平均演算
回路８は、前記周波数解析回路４からのスペクトラムデ
ータに基き次式により平均値を算出するものである。

ｆ−ΣＰｉｆｉ／ΣＰｉ　　　　・・・（２）分散演算
回路９は、前記周波数解析回路４からのスペクトラムデ
ータおよび前記平均演算回路８からの平均値に基き次式
に示す分散σ２を算出するものである。

σ２−Σ（ｆ　１−ｆ）　２Ｐ　ｉ／ΣＰ１　・・・（
３）クロック発生器３０は、クロック信号ｓ１を発生す
るものであり、第２のメモリとしてのメモリ・制御部１
０は、加算回路２１．　ＲＡＭ２２．カウンタ２３で構
成されている。すなわちメモリ・制御部１０は、クロッ
ク発生器３０からのクロック信号ｓ１が入力するとアド
レスをカウンタ２３によりカウントして前記演算回路７
．平均演算回路８１分散演算回路９からの血流情報を加
算回路２１により加算してＲＡＭ２２に記憶すると共に
ＥＣＧトリガ−人力またはＲシンク（−心拍）によりア
ドレスをリセットするものである。合成手段としての合
成回路１１は、前記メモリ・制御部ＩＯからのパワーＰ
、平均ｆおよび分散σ２に基づき各種の血流情報の組み
合わせに合成し選択回路６に出力する。選択手段として
の選択回路６は、前記合成回路１１から入力する合成血
流情報をＢモードスキャン期間に表示系に出力し前記バ
ッファメモリ５から人力する血流情報をドプラスキャン
期間に前記表示系に出力するように切換え選択するもの
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１は送受波回路２により送信駆動され、こ
れにより超音波探触子ｌから図示しない生体に送波され
る超音波パルスは、生体内で流動する血流によるドプラ
偏移をとも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。位相検波回路３
からの出力はドプラ偏移信号を含む信号を分離し、クラ
ッタ成分を除去してドプラ偏移信号を得る。

さらにこの信号を周波数解析回路４により周波数解析し
、血流の向き（順流または逆流）およびスペクトラムか
らなる血流速度データを得、このデータは、バッファメ
モリ５に書込まれる。

一方、同時にパワー演算回路７．平均演算回路８および
分散演算回路９にそれぞれ周波数解析回路４からのスペ
クトラムデータは入力する。そして第２図に示すような
３種類の血流情報に基づきパワー演算回路７により上記
（１）式を用いてパワーＰが算出され、平均演算回路８
により上記（２）式を用いて平均周波数ｆが算出される
。またこの平均値ｆと前記スペクトラムデータに基づき
分散演算回路９により上記（３）式を用いて分散σ２が
求められる。そしてこれらの平均ｆ１分散σ２およびパ
ワーＰ情報はメモリ・制御部ＩＯに入力する。そしてこ
のメモリー制御部１０内に順次入力する血流情報は加算
回路２１により加算され、またクロック発生器３０から
のクロック信号ｓｌを入力したカウンタ２３により加算
回数がカウントされ、加算結果はＲＡＭ２２に記憶され
る。そしてＥＣＧ　）リガーがカウンタ２３に入力する
と、アドレスがリセットされ、−心拍の血流情報が記憶
される。さらにこのメモリ・制御部１０から一心拍の血
流情報が読み出され、第３図に示すようにパワーＰと時
間ｔ、平均周波数ｆと時間ｔとの関係に基づきパワーＰ
と平均周波数ｆとの関係を得ることができる。またこれ
以外にも他の血流情報に基づき各種の血流情報を得るこ
とができる。さらに選択回路６より第４図に示すように
ドプラ信号が得られない期間すなわちＢモードスキャン
期間においては、前記パワーＰ、平均ｆ１分散σ２情報
によりスペクトラムデータを合成して表示系へ出力する
ことによりＭＳＥ　（Ｍｉ　ｓ　ｓ　ｉ　ｎｇＳｉｇｎ
ａｌ　　Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）として機能する。すなわ
ちメモリ・制御部ｌＯに書き込まれた血流情報は、ＥＣ
Ｇトリガ−毎に再現できるものとなる。　このように本
実施例によれば、周波数解析回路による周波数解析後の
ドプラ情報により平均周波数２分散、パワーを求め、こ
の演算結果をＥＣＧトリガ−毎にメモリ・制御部ｌＯに
書込む。

したがって、−心拍の血流情報が記憶されるので、各種
のパターン例えば平均周波数ｆと時間ｔとの関係、パワ
ーＰと時間ｔとの関係を合成することにより、パワーＰ
と平均周波数ｆとの関係を表示でき、血流情報を有効に
利用できる。またドプラ信号が得られない期間では、パ
ワーＰ、平均ｆ。

分散σ２情報に基きスペクトラム信号を再生して表示系
に出力でき、ＭＳＥとして機能して、前記・メモリ制御
部ＩＯに書込まれた血流情報は、ＥＣＧトリガ−毎に再
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く
、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］ 本発明によれば、フーリエ変換部による周波数解析後の
ドプラ情報により平均周波数１分散、パワーを求め、こ
の演算結果をＥＣＧトリガ−毎にメモリに書込む。した
がって、−心拍の血流情報が記憶されるので、各種のパ
ターン例えば周波数と時間との関係、パワーと時間との
関係を合成することにより、パワーと周波数との関−係
を表示できる。またドプラ信号を得ない場合では、パワ
ー平均２分散情報に基きスペクトラム信号を再生して表
示系に出力することにより、ＭＳＥとして機能するので
、前記メモリに書込まれた情報は、ＥＣＧ）リガー毎の
血流情報を再現でき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の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図は３種類の血流情報の平均１分
散およびパワーと時間との関係を示す図、第３図は平均
周波数と時間との関係およびパワーと平均周波数との関
係に基づきパワーと時間との関係を求めた血流情報を示
す図、第４図はＢモードスキャンとＤスキャンとの切換
えタイミングを示す図、第５図は平均周波数付近の血流
強度を示す図である。 ｌ・・・超音波探触子、２・・・送受波回路、３・・・
位相検波回路、４・・・周波数解析回路、５・・・バッ
ファメモリ、６・・・選択回路、７・・・パワー演算回
路、８・・・平均演算回路、９・・・分散演算回路、１
０・・・メモリ・制御部、１１・・・合成回路、２１・
・・加算回路、２２・・・ＲＡＭ、２３・・・カウンタ
、３０・・・クロック発生器。

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
   検出し周波数解析回路で周波数解析し第１のメモリに書
   込むと共にＴＶスキャン変換して血流情報を表示系に表
   示した超音波診断装置において、前記周波数解析回路か
   ら入力する情報に基づき平均、分散およびパワー情報を
   求める手段と、この手段から入力する平均、分散、パワ
   ー情報を書き込むと共にＥＣＧトリガ−毎にアドレスを
   リセットする第２のメモリと、この第２のメモリから入
   力する血流情報に基づき各種の血流情報の組み合わせに
   合成する合成手段と、この合成手段から入力する合成血
   流情報をＢモードスキャン期間に表示系に出力し前記第
   １のメモリから入力する血流情報をドプラスキャン期間
   に前記表示系に出力するように切換え選択する選択手段
   とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。