JPH0390140A - 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６３−６．５２−２００．　　
’血流ドプラ信号を参照信号とする組織散乱・減衰のｉ
ｎ　Ｖｌｖｏ推定法”中山ほか。

ｐ３９９〜４００　、　（２）第５３回日本超音波医学
会講演論文集、昭８３−１１　、５３Ｐ　ａ−ｓ　、　
　“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１宮城ｐａｌ〜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手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、血流エコーのサンプル点
を変更するとうまく血流のエコーレベルが計測できない
という問題点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の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、血流のエコーを基準とするため
にサンプル点からのドプラ信号を利用しているが、超音
波ビームの方位及び距離の変化に応じて、又は何らかの
方法でサンプル点を移動させると、超音波計測システム
の固有の感度（即ち受信ゲイン又はリターンロス）が変
化したり、又は十分に血流区間のみを抽出するようにサ
ンプリングができなくなるという問題点があった。

このサンプル点を変更することは超音波計測上必須のこ
とであるが、実際にサンプル点を変えても影響がないよ
うな適度に太い血管を測定対象の周辺で見つけるのは困
難であるという問題点があった。

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、太い血管が
見つからないような組織部分にサンプル点を変更しても
正しく血流のエコーレベルの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、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等の超音波計測を
行う装置において、計測対象の血管の管路内に収る範囲
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、少くとも超音波探触子の通過帯域幅より狭い
帯域制限要素のないパルスドプラ計測手段又はＭＴＩ計
測手段ε、該パルスドプラ計測手段又はＭＴＩｉｉ測手
段が射手段管の管路内のサンプルボリュームより計測し
た血流ドプラ信号のパワーレベルを計測するパワー計測
手段と、該パワー計測手段の計測したパワーレベル値を
基準信号として、前記血管周辺の組織のエコー強度又は
該組織までの減衰量等の諸計測量の比較・較正を行う比
較・較正手段とを有するものである。

［作用］ この発明においては、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等
の超音波計測を行う装置において、サンプルボリューム
設定手段、パルスドプラ計測手段又はＭＴＩ計測手段、
パワー計ｆｉ１手段及び比較・較正手段とを有し、サン
プルボリューム設定手段は計測対象の血管の管路内に収
る狭い範囲にサンプルボリュームを設定し、パルスドプ
ラ計測手段又はＭＴ！計測手段は少くとも超音波探触子
の通過帯域幅より狭い帯域制限要素のない計測手段によ
りパルスドプラ計測又はＭＴＩ計測を行う。

パワー計測手段は前記パルスドプラ計測手段又はＭＴＩ
計測手段が前記血管の管路内のサンプルボリュームより
計測した血流ドプラ信号のパワーレベルを計測し、比較
・較正手段は前記パワー計測手段の計測したパワーレベ
ル値を基準信号として、前記血管周辺の組織のエコー強
度又は該組織までの減衰等の諸計測量の比較・較正を行
う。

［実施Ｐｊ］ 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８４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もよい。３は送波回路で、探触子
４に含まれる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１４に出力するも
のである。８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。１０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。１１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１
２を駆動する。１３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。１４は表示用メモリ部であり、一般にＤＳ
Ｃ（デジタルスキャンコンバータ）とも呼ばれる。１５
はＣＲＴ表示器、１Ｂ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１４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。１７も本発明に固有
な比較利用部であり、パワー計測部１３から入力される
血流ドプラ信号のパワーレベルを基準として、エコーレ
ベル計測部１６から入力される血管周辺の組織のエコー
レベル値等の諸計測量の比較・較正を行う部分である。

第２図（ａ）及び（ｂ）は第１図の動作を説明するため
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、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）及び（ｂ）を参照し、第１図の動作を説明
する。まず第１図は一般的な広帯域のＭＴＩ（移動物標
表示）装置に、本発明に係る１３．１８及びｌγ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、その
波形は本質的に広帯域な波形（パルス波又はバースト波
）を発生し、探触子４のパスバンドより広帯域の波形で
あるとする。

その他は通常の１点サンプリングパルスドプラ（ポイン
トドプラ）と同一動作を行う。従って送波ビームフォー
マ−２は波形発生器１からの入力信号から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
の所望の点位置に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（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
ら入力される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、所望の位置からのエコー信号
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８へ供給される。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、その血管内の狭い黒丸印の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。また同図（ｂ）には、
超音波を送波して時間Ｔ経過後に血管内に入るように設
定された狭い時間幅ΔＴのレンジゲートと、超音波を送
波後の受信エコーレベル（一般にｄＢ表示が多い）と、
時間幅Ｗの血管の管路内に収まっている超音波エコーの
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９は第２図（ｂ）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８に供給するが、本発明におい
てはこのレンジゲートの設定はその時間幅ΔＴを十分に
狭くすることが必要である。しかしその結果超音波ドプ
ラ測定系の帯域幅が狭くなったり、又は距離分解能が悪
化することがないように考慮されているものとする。計
測対象である血管内の血流のサンプル点が計測すべき血
管の管路内に確実に収るようにレンジゲート指定部９に
よりレンジゲートを操作する。

従ってドプラ計測されるサンプルボリューム（以下Ｓｖ
という）は従来よりも小さな値となる。

ドプラー用信号処理部８は、受波ビームフォーマ−６よ
り入力するエコー信号から前記レンジゲ−ト内の信号を
選択し、その送信周波数と送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１０、増巾器ｔ１及びパワー
計測部１３へ供給する。ＦＦＴ処理部１０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１４へ供給する。Ｂモード用信号処理部７は
人力するエコー信号より断層画像データを作成し、表示
用メモリ部１４に供給する。表示用メモリ部１４はＢモ
ード断層画像に血流のカラー画像を重畳してＣＲ７表示
器１５に表示する。増巾器１１は入力するドプラ周波数
を増巾し、スピーカｔ２を駆動して音響信号を発生する
。

以上は一般的な超音波ＭＴＩ装置の動作であるが、本発
明はさらに以下の動作を行う。

パワー計測部１３は入力する血流ドプラ信号レベルを２
乗することによりパワーを算出する。即ち第２図（ａ）
の血管内の黒丸印で示されたサンプル点における血流ド
プラ信号のパワーを算出する。

この算出パワーを０ＯｄＢとする。エコーレベル計測部
ｌＢは計測したい場所である前記血管近傍の、例えば第
２図（ａ）の本川で示されたサンプル点における組織の
エコーレベルを計測する。この計測値を＊＊ｄＢとする
。

エコーレベル計測部１Ｂは表示用メモリ１４に記憶され
るＢモード画像のピクセルのレベルを計ることにより上
記計測が可能である。勿論信号処理過程中の対数増巾器
等の非線形処理部の特性は既知であり、必要とされる補
正（この補正値は本質的に前記００ｄＢ−＊＊ｄＢに近
い値となる）が行われた上で最終計測値を算出する。こ
のエコーレベル計測部ＩＢよりの組織のエコーレベルと
、パワー計測部１３よりの１点サンプリング型の血流ド
プラ信号のパワー値が比較利用部１７に供給される。比
較利用部１７はパワー計測部１３がサンプリング点の寸
法を可及的に小さくして得られた血流ドプラ信号の全パ
ワーレベルを血球のエコーレベルと考えて、１このパワ
ーレベルを基準にしてその他の計測量、例えば前記血管
近傍の組織のエコーレベル値等の諸計測量の比較・較正
を行う。

この場合に用いられる血流ドプラ信号のスペクトラムは
、その超音波送波信号のスペクトラムの広帯域性により
かなり広がるので、ＦＦＴ処理部１０におけるスペクト
ラムは通常のものとやや異なるが、スピーカ１２から出
力される音響信号は人間の聴覚にとって余り差が生じな
いものである。

また比較利用部１７における比較・較正の演算処理の場
合に、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、健康成人の値は男子が４５％、女子が４０
％程度である。）により補正処理を行うように機器を構
成すると、更に好ましい計測処理結果が得られる。

次に本発明の技術的背景を述べる。一般に血流ドプラ信
号はサンプルボリューム（ＳＶ）を大きくしないと良い
信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が得られない。しかしその逆の
対位概念である相互相関形の処理形態を採り、超音波計
測系の帯域幅を広帯域化することによりＳｖを小さくす
ることができる。本発明はＳＶを可及的に小さくするこ
とにより、小さな血管の血流ドプラ信号も適確にそのパ
ワーレベルを計測し、これを基準信号として他の信号の
較正又は比較等を行い諸計測を行うものである。従って
本発明においては、本質的に探触子の通常帯域幅より狭
い帯域制限要素の無い超音パルスドプラ又はＭＴ！シス
テムを用いることが必要である。

また本実施例においては、血流ドプラ信号をポイントド
プラによりパワー計測し参照信号とする例を示したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、これをＭＴ１
方式又は２次元フローマツピングの形式に展開した方式
としてもよい。またこの場合、いわゆるスペックルパタ
ーンの相互相関により血流のイメージを求める方法でも
よい。

更にこの場合、パルスペア処理によるインターラインＭ
ＴＩ方式や、インタフレーム或はインタフィールドＭＴ
Ｉ方式により動き、即ち血流を捕える手法を用いてもよ
い。いずれの方式の場合にも信号処理結果として得られ
る動きや流れを意味する信号のパワーレベルが、本発明
の目的とする参黒信号こすべき血流のエコーレベルとな
るわけである。

〔発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、血流のエコーレベルを
計測する際に、少（とも超音波探触子の通過帯域幅より
狭い帯域制限要素のないパルスドプラ計測手段又はＭＴ
Ｉ計測手段により、計測対象の血管の管路内の狭い範囲
に設定されたサンプルボリュームより血流ドプラ信号を
計測し、そのパワーレベルを算出できるので、従来計測
不能であったきわめて細い血管の血流エコー信号を基準
とした血流周辺の組織のエコー強度や近傍の細い血管の
血流量の相対比等が計測できるようになり、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を示す超音波診断装置のブロ
ック図、′ＩＪ２図（ａ）及び（ｂ）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はドプ
ラ用信号処理部、９はレンジゲート指定部、１０はＦＦ
Ｔ処理部、１１は増巾器、１２はスピーカ、１３はパワ
ー計測部、１４は表示用メモリ部、１５はＣＲＴ表示器
、１６はエコーレベル計測部、１７は比較利用部である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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等の超音波計測を行う装
   置において、 計測対象の血管の管路内に収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、 少くとも超音波探触子の通過帯域幅より狭い帯域制限要
   素のないパルスドプラ計測手段又はＭＴＩ計測手段と、 該パルスドプラ計測手段又はＭＴＩ計測手段が前記血管
   の管路内のサンプルボリュームより計測した血流ドプラ
   信号のパワーレベルを計測するパワー計測手段と、 該パワー計測手段の計測したパワーレベル値を基準信号
   として、前記血管周辺の組織のエコー強度又は該組織ま
   での減衰量等の諸計測量の比較・較正を行う比較・較正
   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。