JPH0390139A - 血流のエコーを基準とした超音波計測装置 - 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］ この発明は、血流ドプラ信号を参照信号として、血流周
辺の組織のエコー強度又は該組織までの減衰を計測する
超音波計測装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来血流のエコーレベルを参照信号として、血流周辺の
組織のエコー強度、又は該組織までの減衰を計測する技
術の公知文献としては、例えば（１）、第５２回日本超
音波医学会講演論文集、昭８３−６．５２−２００、“
血流ドプラ信号を参照信号とする組織散乱・減衰のｉｎ
　ｖ１ｖｏ推定法”中山はか、ｐ、！９〜４００　、（
２）　、第５３回日本超音波医学会講演論文集、昭８８
−１１　、５３Ｐ３−３、“血流ドプラ信号を参照信号
とする組織散乱・減衰のｉｎ　ｖｌｖｏ推定法推定法域
はか、り、３１〜３２、がある。

上記文献によれば、血流からのドプラ信号強度を基準と
して組織の散乱特性及び減衰特性を定量的に推定する方
法を提案している。また超音波トランスデユーサの音場
周波数特性をあらかじめ測定しておく場合は勿論、そう
でない場合にも単純な方法で測定できるとしている。

しかし上記測定法においては、基準信号とねる血流のエ
コーレベルの計測が実際には正確に行われにくいという
問題を含んでいる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記文献に開示されたような従来の血流エコーレベルを
基準として組織の散乱特性及び減衰特性を定量的に求め
る方法においては、ドプラ信号としての血流エコーレベ
ルを正確に規定するために、超音波ビームの計測対象で
あるサンプルボリューム（以下Ｓｖという）の位置を完
全に血管内に入れてしまう必要がある。即ち血液の粘性
により血管の中心は速く、血管壁付近は遅く流れ、一般
に血流は血管内を層流の速度分布により流れる。従って
超音波ドプラにより血流速度を正確に計測するには、超
音波ビームの計測対象である、ある広がりを持つＳｖの
位置は完全に血管内（好ましくは血管の中心部）入るよ
うにする必要がある。これは超音波ビームのＳｖが完全
に血管内の位置のときに、超音波計測システムのレスポ
ンス、即ち距離に対する血流固有のエコーレベルが正し
く再現されるからである。

しかし実際に組織のいたるところで中程度から太い血管
を求め、ＳＶの位置を完全に血管内に入れてしまうこと
は困難であるという問題点がある。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、血流のエコーレベルを測定する際にＳｖの位置を
完全に血管内に入れてしまはなくとも正しく計測ができ
る血流のエコーを基準とした超音波計測装置を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る血流のエコーを基準とした超音波計測装
置は、超音波ドプラを用いて得られた血流のエコーレベ
ルを基準として血流周辺の組織のエコー強度又は該組織
までの減衰を計測する装置において、計測対象の血管を
十分にカバーする範囲にサンプルボリュームを設定する
サンプルボリューム設定手段と、超音波Ｂモード画像よ
り得られる前記計測対象の血管の管径及び組織のエコー
レベルから、前記サンプルボリューム内の血流の瞬時体
積を算出する血流体積算出手段と、前記サンプルボリュ
ーム内の血流ドプラ信号のパワーを算出し、該算出値を
サンプルボリュームの有効体積で除算し、単位体積当り
の血流ドプラ信号のパワーを算出するパワー算出手段と
、計測対象の血流周辺組織までに減衰が無い場合の固有
感度をあらかじめ較正しておき、前記パワー算出手段よ
り算出されたパワー値を前記固有感度で除算して、前記
血流周辺組織までの減衰量を算出する減衰量算出手段と
を有するものである。

［作用］ この発明においては、超音波ドプラを用いて得られた血
流のエコーレベルを基準として血流周辺の組織のエコー
強度又は該組織までの減衰を計測する装置において、サ
ンプルボリューム設定手段、血流体積算出手段、パワー
算出手段及び減衰量算出手段とを有し、サンプルボリュ
ーム設定手段は計測対象の血管を十分にカバーする範囲
にサンプルボリュームを設定し、血流体積算出手段は超
音波Ｂモード画像より得られる前記計測対象の血管の管
径及び組織のエコーレベルから、前記サンプルボリュー
ム内の血流の瞬時体積を算出する。パワー算出手段は前
記サンプルボリューム内の血流ドプラ信号のパワーを算
出し、該算出値をサンプルボリュームの有効体積で除算
し、単位体積当りの血流ドプラ信号のパワーを算出し、
減衰量算出手段は計測対象の血流周辺組織までに減衰が
無い場合の固有感度をあらかじめ較正しておき、前記パ
ワー算出手段より算出されたパワー値を前記固有感度で
除算して、前記血流周辺組織までの減衰量を算出する。

［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例を示す超音波診断装置のブ
ロック図である。同図において、１は送波トリガ信号の
入力毎に送信波形を発生する波形発生器、２はＮ個（例
えば６４個）の振動子を駆動するタイミングを制御して
体内の所望の位置にビームホーカスを生成する送波ビー
ムフォーマ−であり、例えばＮ個の遅延素子の遅延時間
を可変制御するものでよい。３は送波回路で、探触子４
１；含まれるＮ個の振動子をそれぞれ個別に駆動し、超
音波を送波せしめる回路である。４は超音波の送受波を
行う探触子で、内部に例えばＮ個のアレイ状に配列され
た振動子を含む。５は受波回路で、探触子４からのＮチ
ャネルの受波信号をそれぞれ個別に増巾して出力する。

６は受波ビームフォーマ−であり、Ｎチャネルの入力信
号にそれぞれ所定の遅延時間を与えて加算合成すること
により、所望の位置からのエコー信号を得るものである
。

７はＢモード用信号処理部であり、例えばリニア走査や
セクタ走査等により得られたエコーをＢモード表示でき
るように信号処理し、表示用メモリ部１５に出力するも
のである。８はＡモード用信号処理部、９はドプラ用信
号処理部であり、血流エコーからのドプラシフト周波数
を検出するための信号処理を行う。１１はＦＦＴ　（高
速フーリエ変換）処理部であり、ＦＦＴスペクトラム検
出等の処理を行う。１２は増巾器であり、入力するドプ
ラ周波数を増巾し、スピーカ１３を駆動する。１４は本
発明に固有なパワー計測部であり、血流ドプラ信号のレ
ベルを２乗し、パワー（電力）を計測する（、１５は表
示用メモリ部であり、一般にＤＳＣ（デジタルスキャン
コンバータ）とも呼ばれる。１ＢはＣＲＴ表示器、１７
も本発明に固有なエコーレベル計測部であり、表示用メ
モリ部１５に記憶される血流周辺組織のエコーのレベル
計測を行う。工８も本発明に固有な管径計測部であり、
表示用メモリ部１５に記憶される血管の輪郭より血管の
管径を計測する。

１９も本発明に固有な比較利用部であり、前記管径、エ
コーレベル及びパワーの計測値の比較、演算を行う部分
である。

第２図（ａ）　、（ｂ）及び（ｃ）は′１ｓ１図の動作
の説明をするための説明図であり、同図（ａ）は超音波
ビームと血管の位置関係を示す説明図、同図（ｂ）は（
ａ）の部分的拡大図、同図（Ｃ）は、エコーレベル及び
レンジゲートの波形図である。

第２図（ａ）〜（ｃ）を参照し、第１図の動作を説明す
る。まず第１図は一般的な超音波Ｂモード及びドプラ診
断装置に、本発明に係る１４及び１７〜１９の機器を付
加した構成となっている。波形発生器１は送信トリガ信
号が入力される度に送信波形を発生するが、通常はパル
ス波又はバースト波を発生し、送波ビームフォーマ−２
へ供給する。送波ビームフォーマ−２はＢモード計測時
には細い超音波ビームを、ドプラ計測時には太い超音波
ビームを形成するように動作する。この超音波ビームを
形成するため送波ビームフォーマ−２は波形発生器１か
らの入力信号よりＮ個（例えば６４個）の振動子を駆動
するタイミングを制御して体内の所定位置に所望のビー
ムホーカスを生成する信号を発生する。送波回路３は入
力するビームフォーミング信号により探触子４に含まれ
るＮ個（前例で６４個）の振動子をそれぞれ個別に駆動
する。探触子４は送波回路３からの駆動信号により超音
波ビームを被検体く本例では生体）内部に送波し、被検
体内部より反射される超音波を受波して受波回路５に供
給する。受波回路５は探触子４から人力されるＮチャネ
ルの受波信号をそれぞれ個別に増巾する。受波ビームフ
ォーマ−６は受波回路５からのＮチャネルの入力信号に
それぞれ所定の遅延時間を与えて加算合成することによ
り、所望の位置力らのエコー信号を出力する。このエコ
ー信号がＢモード計測のときはＢモード信号処理部７に
、またドプラ計測のときにはドプラ用信号処理部９へ供
給きれる。第２図（ａ）は、探触子４から送出される超
音波ビームが生体中の血管と交差し、その血管を含むレ
ンジ範囲にレンジゲートが設定されている状態を示して
いる。また第２図（ｂ）は、同図（ａ）の血管に超音波
ビームが交差する部分の拡大図である。同図（Ｃ）には
、超音波を送波して時間Ｔ経過後に設定された時間幅Δ
Ｔのレンジゲートと、超音波を送波後の受信エコーレベ
ル（−般にｄＢ表示が多い）と、超音波ビームの前記レ
ンジゲート内に捕捉された時間幅Ｗの血管の管径のそれ
ぞれの波形が示されている。第１図のレンジゲート指定
部１０は第２図（Ｃ）に示されるようなレンジゲート信
号をドプラ信号処理部９に供給する。

ドプラ用信号処理部９は、受波ビームフォーマ−６から
入力するエコー信号よりレンジゲート内の信号を選択し
、その送信周波数と受信周波数の差である血流（血管内
の血球の流れ）に起因するドプラ周波数信号を検出し、
これをＦＦＴ処理部１１、増巾器１２及びパワー計測部
ｔ４へ供給する。ＦＦＴ処理部１ｉは入力信号を高速フ
ーリエ変換して周波数分析を行い、血流速度を算出し、
この速度に対応したカラー表示データとして表示用メモ
リ部１５へ供給する。Ｂモード用信号処理部７は入力す
るエコー信号より断層画像データを作威し、表示用メモ
リ部１５に供給する。表示用メモリ部１５はＢモード断
層画像に血流のカラー画像を重畳してＣＲＴ表示器１８
に表示する。また、ドプラ用信号処理部９よりＡモード
用信号処理部８を介した信号を表示用メモリ部１５に供
給することにより第２図（Ｃ）の如きＡモード波形をＣ
Ｒ７表示器１Ｂに表示させるこεも可能である。増巾器
１２は入力するドプラ周波数を増巾し、スピーカ１８を
駆動して音響信号を発生する。

以上は一般的な超音波診断装置の動作であるが、本発明
はさらに次の手順により以下の動作を行う。

（１）ＣＲ７表示器１Ｂに表示されたＢモード（又はＣ
モード）画像より目的とする血管の観測に係るスライス
断面の断面積とスライス厚さを乗算してサンプルボリュ
ーム（Ｓ　Ｖ）内における血管の有効体積を求める。こ
の算出手法は例えば、成る小領域の所定のレベル以下の
ビクセル（又はボクセル）数を計数すること等により行
われる。

管径計測部１８はＢモード画像より上記算出に必要な血
管の管径を計測し、エコーレベル計測部１７はＢモード
画像より観測に係る組織（本例では生体）のエコーレベ
ルを計測し、それぞれ比較利用部１９に供給する。比較
利用部１９は前記血管の有効体積の算出を行う。

（２）上記Ｓｖは観測に係る血管が十分にカバーするよ
うにパルスドプラ（又はＣＷドプラ）のＳｖ（又は断面
積）を設定する。このＳＶの設定はレンジゲート指定部
１０により行う。

（３）上記の如く設定したＳｖからの血流のドプラｉ号
のパワーを算出する。このパワーの算出はパワー計測部
１４がドプラ信号レベルを２乗することにより行う。

（４〉上記血流のドプラ信号のパワーをＳＶの有効体積
（例えば超音波ビームプロファイルが既知として、有効
区間の長さとビームの太さを乗算して有効体積を求めて
もよい。）で除算し、単位体積当りの血流ドプラ信号の
パワーを算出する。この算出されたパワーは、元来血球
の数又は量を意味するから、高々ヘマトクリット値（血
液のなかで赤血球が占める容積の割合）に依存するのみ
で、その他のパラメータには依存し難い。また上記演算
は比較利用部１９に行われる。

（５）上記（２）により設定されたＳｖにおける本装置
の血流に対する固有の感度、即ち同一距離の設定条件に
おいて、途中のパワーロス（減衰）が無い場合に受信さ
れるべきパワーレベルを、別途水中で較正又はδ９ｊ定
してあらかじめ算出しておく。

そして（４〉で算出された単位体積当りの血流ドプラ信
号のパワーを前記途中のロスが無い場合の固有の感度で
除算することにより、所望の距離までの減衰量が算出で
きる。この減衰量の算出も比較利用部１９が行う。

また上記実施例においては、Ｂモード画像から血管の管
径と、組織のエコーレベルを計測する方法として、管腔
と思われる部分の所定レベル以下のビクセル数を計数す
る例を示したが、人口知能（ＡＩ）を用いて輪郭の認識
、ビクセル値の計測等をすべて自動的に行うようにして
もよい。

また本発明の計測を有効に行うためには、ドプラ計測の
ときの超音波ビームを、Ｂモード計測の場合の同ビーム
よりも太くしておくことが必要である。これは分解能の
よいＢモード画像を得るための細い超音波ビームと、血
流のドプラ計測を行うための太い超音波ビームとの相違
のためである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、血流の工０−レベルを
計測する際にＳｖの位置を完全に血管内に入れてしまは
なくとも、血管を十分にカバーする範囲にＳＶを設定し
、ＳＶ内の血流の瞬時体積と、単位体積当りの血流ドプ
ラ信号のパワーと、血流周辺組織までの固有感度とから
、該組織までの減衰量が算出できるので、太い血管のみ
ならず細い血管の血流エコーを基準とした超音波計測も
できるようにしたので、従来よりも生体組織の多くの部
分での計測又は診断が可能となる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す超音波診断装置のブ
ロック図、第２図（ａ）　、（ｂ）及び（Ｃ）は第１図
の動作を説明するための説明図である。 図において、１は波形発生器、２は送波ビームフォーマ
−３は送波回路、４は探触子、５は受波回路、６は受波
ビームフォーマ−７はＢモード用信号処理部、８はＡモ
ード用信号処理部、９はドプラ用信号処理部、１０はレ
ンジゲート指定部、１１はＦＦＴ処理部、１２は増巾器
、１３はスピーカ、１４はパワー計測部、１５は表示用
メモリ部、１６はＣＲＴ表示器、 １７はエコーレベル計測部、 １８は管径 計測部、 １９は比較利用部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波ドプラを用いて得られた血流のエコーレベルを基
   準として、血流周辺の組織のエコー強度又は該組織まで
   の減衰を計測する装置において、計測対象の血管を十分
   にカバーする範囲にサンプルボリュームを設定するサン
   プルボリューム設定手段と、 超音波Ｂモード画像より得られる前記計測対象の血管の
   管径及び組織のエコーレベルから、前記サンプルボリュ
   ーム内の血流の瞬時体積を算出する血流体積算出手段と
   、 前記サンプルボリューム内の血流ドプラ信号のパワーを
   算出し、該算出値をサンプルボリュームの有効体積で除
   算し、単位体積当りの血流ドプラ信号のパワーを算出す
   るパワー算出手段と、計測対象の血流周辺組織までに減
   衰が無い場合の固有感度をあらかじめ較正しておき、前
   記パワー算出手段より算出されたパワー値を前記固有感
   度で除算して、前記血流周辺組織までの減衰を算出する
   減衰量算出手段とを有することを特徴とする血流のエコ
   ーを基準とした超音波計測装置。