JPH0414578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、生体等の任意の深さにおける血流等
の流速を測定する超音波パルスドツプラ装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 超音波パルスドツプラ装置（以下「パルスドツ
プラ」と略す）は、装置内で発生した任意の間隔
のパルス信号に同期して超音波プローブ（以下
「プローブ」と略す）にパルス電圧を与えて超音
波パルスを被検体内に送信し、被検体内の血流等
によつてドツプラシフトを生じたエコー信号を前
記のプローブにより受信し、測定する深さおよび
範囲から反射してくるエコー信号のタイミングに
合わせて任意に設定できるレンジゲート信号の領
域内でのエコー信号を周波数スペクトルに解析
し、表示部に血流速度のパターンとして表示する
もので、これはＢモードあるいはＭモード像と同
時に観察できるため診断上有用な情報を得ること
ができる。第１図は、パルスドツプラの一般的な
使用方法を具体的に図示したものである。同図ａ
においてプローブを被検体に接触させ、得られた
超音波断層像１００に見られる血管１０１の位置
にゲートマーカＺを合わせて、このゲートマーカ
Ｚを法線方向に通過する血流速成分を測定するも
のである。このゲートマーカＺは、後述する制御
パネルでその深さと偏向方向およびZ′からZ″まで
の幅を変えることができる。パルスドツプラで
は、この断層像１００のゲートマーカＺに相当す
る部分からエコー信号のみを周波数解析するもの
で、このためには、同図ｂのタイムチヤートに示
した送信の繰り返しパルスTXTに同期して送信
パルスTXでプローブを駆動し、断層像１００の
走査線に相当するエコー信号OPの中から血管
１０１を反射したZ′〜Z″のエコー信号をレンジゲ
ート信号Ｚで抽出して解析している。

第２図は、パルスドツプラの基本的なブロツク
図を示している。レンジゲートは、レンジゲート
回路２００で発生している。本体装置２０１から
送り出された送信パルスTXによつて、プローブ
２０２は被検体（図示せず）内に超音波パルスを
送信し前述した経過に従つて被検体内で反射され
たエコー信号を受信し、テレビ等の表示器２０３
にＢモードやＭモードの像を表示する。本体装置
２０１では、受信した信号をドツプラ装置２０４
に送り込みアンプ２０５で適当な増幅を行つた
後、ミキサ２０６で基準信号発生器２１５からの
基準信号によつて加算され検波される。検波出力
には、基準信号とエコー信号の差の周波数が含ま
れ、これを積分器２０７とサンプルホールド回路
２０８を通過させることにより、血流によつてう
けたエコー信号のドツプラシフトを検出する。検
波信号は、ノイズの低減や後述するＡ／Ｄコンバ
ータのダイナミツクレンジを拡大するために、ロ
ーパスおよびハイパスフイルタが含まれるフイル
タ２０９を通過し、音声アンプ２１０とスピーカ
２１１でドツプラシフト音を出し、これと併わせ
てＡ／Ｄコンバータ２１２デジタルデータに変換
したのちフーリエ変換部２１３にて周波数スペク
トルに解析して本件装置２０１表示可能なものに
処理され、ＢモードやＭモードを表示したと同一
の表示器２０３に表示している。ここで、各部分
は、制御回路２１４から出るアンプ２０５の増幅
度、フイルタ２０９のしや断周波数、レンジゲー
ト信号の偏向方向、深さ、幅を定めるこれらの制
御信号によつて制御されている。

レンジゲート回路２００で発生するレンジゲー
ト信号は、積分器２０７の積分時刻と時間幅、サ
ンプルホールド回路２０８およびＡ／Ｄコンバー
タ２１２のタイミング、そして、ミキサ２０６に
送り込む基準信号を作り出す基準信号発生器２１
５の発振時間を制御している。

以上は、レンジゲートを１ケ所設定できる最も
基本的なパルスドツプラであるが、近年では同一
走査線で２ケ所以上レンジゲートを設定できるも
のが要望されている。第３にその使用方法の一例
を示す。これによつて第３図ａに示した走査線
OQ上にある２本の血管１０１と血管１０２の流
速をレンジゲートＸとレンジゲートＹを別々に設
定して測定することが可能になる。同図ｂにおい
て、受信したエコー信号OQは、レンジゲートＸ
でX′〜X″の時間の信号が解析され、レンジゲー
トＹでY′〜Y″の時間の信号が解析される。当然
のことながら、２つのレンジゲートの深さと幅は
独立に設定できる。この場合第２図において、こ
こでは図示していないがミキサ以降フーリエ変換
部２１３までの回路と同一の回路がレンジゲート
の数と同数系統必要である。

第４図ａは従来のレンジゲート回路の基本的な
ブロツク図、同図ｂはそのタイムチヤートを示し
たものである。この場合レンジゲート回路の構成
は、送信時刻からレンジゲートの開始時刻をカウ
ントする第１カウンタ３０１と、開始時刻から終
了時刻までをカウントする第２カウンタ３０２
と、開始時刻と終了時刻のそれぞれのパルスを受
けてレンジゲート信号を発生するフリツプフロツ
プ３０３から成つている。それぞれのカウンタ
は、プリセツト可能で第２図に示す制御回路２１
４や本体装置２０１から送られた位置データ３０
４と幅データ３０５が与えられ、第１カウンタ３
０１のリセツトＲには同図ｂのTXTを与え、ク
ロツクにはCKを与えて、TXTからプリセツトさ
れた数だけCKをカウントし終了した時点でパル
スＡを出力しこれと同時にカウンタ３０２のカウ
ントを開始してこれもカウント終了時点でパルス
Ｂを発生する。このパルスＡ、Ｂに基づきフリツ
プフロツプ３０３から信号Ｚが出力される。ここ
でCKは一般にミキサ２０６に与える基準信号と
同一の発振源から作られたものである。

これまで述べた従来レンジゲート信号発生方法
で、２ケ所以上のレンジゲートを発生するために
は第４図ａと同様の回路とそのデータをそれぞれ
レンジゲートの数だけ用意する必要があり、特に
最近ではこのレンジゲートをさらに増加させる傾
向にあるため前述した従来方法では部品点数の増
加で装置が大きくなり、使用者が後日レンジゲー
トを増加させたくてもレンジゲート回路２００に
ハードウエアの変更を行なわなくてはならず、こ
れは容易なことではない。

発明の目的 本発明は、以上のような問題を解決するために
なされたもので、多数のレンジゲートの発生を非
常に簡単な回路で実現でき、また、既に決められ
てしまつたパルスドツプラ装置のレンジゲート数
の変更をハードウエアを変更せずに達成すること
を目的とするものである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するもので、被検体に
任意の間隔で超音波パルスを送信し、被検体から
の反射信号を受信する超音波プローブと、任意の
測定深度・幅に対応して設定された１ケ所以上の
レンジゲート信号を発生するレンジゲート回路
と、前記超音波プローグで受信したエコー信号
を、レンジゲート信号のタイミングで周波数スペ
クトルに分析する手段とを備え、前記レンジゲー
ト回路を、レンジゲート信号を書き込まれた記憶
手段と、この記憶手段のアドレスを順次読み出す
カウンタとで構成し、送信パルス発射時刻からカ
ウンタの計数を行うようにした超音波パルスドツ
プラ装置を提供するものである。

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

本発明の超音波パルスドツプラ装置の基本的な
ブロツク図は第２図に示した通りでその機能も前
に説明した通りであり本発明の特徴はレンジゲー
ト回路の構成にあるのでその部分について詳しく
述べる。

第５図ａは、本発明のレンジゲート回路の第１
の実施例の基本的なブロツク図である、同図ｂは
そのタイムチヤートを表わしている。

このレンジゲート回路の構成は、送信の繰り返
し間隔を司さどるTXT時刻からCKをカウントし
て時間の経過を測定するカウンタ４００と、レン
ジゲート１〜４の信号をカウンタ４００の示す時
刻に従つて出力するRAM４０１と、RAM４０
１から出力されたタイミング信号をレンジゲート
信号の形に直すレンジゲート出力回路４０２と、
希望するタイミングすなわち深さにレンジゲート
信号を発生させるためにこれに相当するRAM４
０１のアドレスにアドレスデータ４０３を与える
アドレス切り換え回路４０４と、レンジゲート１
〜４のいずれを出力するかを決めるゲートデータ
４０５をRAM４０１に書き込むバツフア４０６
から構成されている。レンジゲート１〜４の発生
は、TXTから基準信号であるCKの数をカウンタ
４００でカウントし、これをアドレス切り換え回
路４０４を通して後述する方法で書き込まれた
RAM４０１のデータを読み出すことによつて作
り出されている。なお、この実施例では、RAM
４０１のデータ入出力に4bitのものを使用してお
り、例えばレンジゲート１を６個目のCKから124
番目のCKまで設定したければRAM４０１のア
ドレス６番地〜124番地までの1bit目にデータを
書き込めば良いわけで、他のレンジゲート２〜４
に関しても同様である。

第６図は前述した第１の実施例におけるRAM
４０１へのデータ書き込み方法とタイミングを示
す図である。同図においてデータの書き込みは
TXTのブランキング期間や、TXTに同期した書
き込み期間を設けて、この期間にレンジゲート
書き込みパルスSTを発生してRAM４０１のア
ドレス入力をアドレス切り換え回路４０４で図示
しないCPUのアドレスデータ４０３に接続し、
CPUの書き込みパルスWEにて行つている。な
お、ここで述べた書き込み方法は後述する実施例
についてもそのまま適用できる。

以上述べた方法は、データの1bitを１ゲートに
使用した最も簡単な方法であるが、RAM４０１
へ書き込むデータ４０３の形式を工夫すれば
CPUからのデータ書き込みに要する時間を大幅
に短縮でき、また入出力bit数の少ないRAMでも
多くのレンジゲートを発生することが出来る。

第７図は、RAMに書き込むデータを工夫して
多くのレンジゲートを発生させる第２の実施例で
ある。同図ａには基本的ブロツク図を示し、ｂに
はそのタイミングを示した。この実施例では、Ｔ
フリツプフロツプを必要なレンジゲート数だけ用
意し、RAMのデータ出力はＴ入力に接続し、CL
入力にTXTを接続して送信パルスを発射する時
刻t₀でリセツトしている。RAMは、ゲート１が
立ち上る時刻と、立ち下る時刻でデータａを出力
しＴフリツプフロツプを反転させてゲート信号を
作つている。ゲート２もデータｂによつて同様に
作られる。データは２ケ所あればよく、CPUか
らRAMにデータを書き込む時間が非常に短縮で
きる。

第８図は、RAMのデータ線１本から幾つもの
ゲートを発生させる第３の実施例を示したもので
ある。この実施例では、シフトレジスタ７００を
用いて直列データ入力端子Ｄには“１”を加えて
おきCK端子にRAMのデータＣを加え、クリア
端子にはt₀でリセツトを加えている。出力は奇数
番目のフリツプフロツプから得る。データＣはt₁
で出力されゲート１が始まりt₁′で終了する。同
様にゲート２はt₂とt′₂の間、ゲート３はt₃とt′₃の
間で出力されるが、Ｃが１本であるためt₁〜t′₃の
順位が入れ替つても識別不能であり、従つて、ゲ
ートは互いに重つたりゲート１〜３の順位を替え
たりはできない。しかし、レンジゲートは重ねて
使用できなくとも実用上の支障はなく、また、あ
らかじめ数段のシフトレジスタ７００を用意して
おけば、ソフトウエアの変更のみで簡単にレンジ
ゲート信号を増加できる。

第９図は、RAMからのデータのコードによつ
てレンジゲートを発生させる第４の実施例で、ａ
はブロツク図、ｂはタイムチヤートである。ｄと
ｅはデコーダ８００に入力されt₄とt′₄の時刻にお
いてｄとｅにデータがあれば出力３にパルスｆを
出力し、t₅とt′₅の時刻においてｄにデータがあれ
ば出力２にパルスｇを出力し、t₆とt′₆にデータが
あれば出力１にパルスｈを出力する。出力１〜３
はラツチ８０１で図示しないRAMのカウンタの
クロツクで同期され、Ｔフリツプフロツプ８０２
でパルスｆはゲート１となり、ゲート２、ゲート
３もそれぞれパルスｇとｈから作られる。

この方法では、同一時刻で異なるレンジゲート
の制御はできないが、同一時刻であつてもCK信
号１つ分異ならせればよく、CK信号１つ分は一
般的な装置で１mm以下であるため実用上は問題な
い。この方式では、RAMのデータ出力がnbitあ
るものを使用すれば、（2ⁿ−１）個のレンジゲー
ト信号を発生可能であり、増加するであろうレン
ジゲートの数に応じて第５図ａの回路を用意して
おけばよいわけである。

発明の効果 以上要するに本発明は、被検体に任意の間隔で
超音波パルスを送信し、被検体からの反射信号を
受信する超音波プローブと、任意の測定深度・幅
に対応して設定された１ケ所以上のレンジゲート
信号を発生するレンジゲート回路と、前記超音波
プローブで受信した信号を、レンジゲート信号の
タイミングで周波数スペクトルに分析する手段と
を備え、前記レンジゲート回路を、レンジゲート
信号を書き込まれた記憶手段と、この記憶手段の
アドレスを順次読み出すカウンタとで構成し、送
信パルス発射時刻からカウンタの計数を行うよう
にした超音波パルスドツプラ装置を提供するもの
で、非常に多数のレンジゲート信号を要求されて
も、ハードウエアを変更することなく簡単に使用
者が要求するレンジゲート数だけレンジゲート信
号を増加できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来の超音波パルスドツプラ装置の
使用例を説明する図、同図ｂはそのタイムチヤー
ト、第２図は超音波パルスドツプラ装置の基本的
なブロツク図、第３図ａは従来の超音波パルスド
ツプラ装置の他の使用例を説明する図、同図ｂは
そのタイムチヤート、第４図ａは従来のレンジゲ
ート回路のブロツク図、同図ｂはそのタイムチヤ
ート、第５図ａは本発明の超音波パルスドツプラ
装置のレンジゲート回路の第１の実施例を示すブ
ロツク図、同図ｂはそのタイムチヤート、第６図
は第１の実施例におけるRAMへのデータ書き込
み法及びタイミングを示す図、第７図ａは本発明
の超音波パルスドツプラ装置のレンジゲート回路
の第２の実施例を示すブロツク図、同図ｂはその
タイムチヤート、第８図ａは本発明の超音波パル
スドツプラ装置のレンジゲート回路の第３の実施
例を示すブロツク図、同図ｂはそのタイムチヤー
ト、第９図ａは本発明の超音波パルスドツプラ装
置のレンジゲート回路の第４の実施例を示すブロ
ツク図、ｂはそのタイムチヤートである。 １００……超音波断層像、１０１，１０２……
血管、２００……レンジゲート回路、２０１……
本体装置、２０２……プローブ、２０３……表示
器、２０４……パルスドツプラ装置、２０５……
アンプ、２０６……ミキサ、２０７……積分器、
２０８……サンプルホールド回路、２０９……フ
イルタ、２１０……音声アンプ、２１１……スピ
ーカ、２１２……Ａ／Ｄコンバータ、２１３……
フーリエ変換部、２１４……制御パネル、２１５
……基準信号発生器、３０１，３０２……カウン
タ、３０３……フリツプフロツプ、３０４……位
置データ、３０５……幅データ、４００……カウ
ンタ、４０１……RAM、４０２……出力回路、
４０３……アドレスデータ、４０４……アドレス
切り換え回路、４０５……ゲートデータ、４０６
……書き込みバツフア、６００，６２２……Ｔ形
フリツプフロツプ、６１０……シフトレジスタ、
６２０……デコーダ、６２１……ラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体に任意の間隔で超音波パルスを送信
   し、被検体内の血流等の移動物体から反射された
   エコー信号を受信する超音波プローブと、任意の
   測定深度・幅に対応して設定された１ケ所以上の
   レンジゲート信号を発生するレンジゲート回路
   と、前記超音波プローブで受信したエコー信号
   を、レンジゲート信号のタイミングで周波数スペ
   クトルに分析するフーリエ変換部とを備え、前記
   レンジゲート回路が、超音波パルスの送信時刻か
   ら時間の経過と共にカウントを進めるカウンタ
   と、このカウンタのカウント出力がアドレスに接
   続された記憶手段と、レンジゲート信号を発生さ
   せるデータを記憶手段に書き込む書き込み回路
   と、前記データに基づいて１ケ所以上のレンジゲ
   ート信号を発生するレンジゲート出力回路とを少
   なくとも有することを特徴とする超音波パルスド
   ツプラ装置。 ２ 書き込み回路に対し、１ケ所以上のレンジゲ
   ート信号のそれぞれの開始および終了の時刻に対
   応する記憶手段のアドレスのみにデータを書き込
   むようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の超音波パルスドツプラ装置。 ３ 書き込み回路に対し、１ケ所以上のレンジゲ
   ート信号のそれぞれの開始および終了の時刻に対
   応する記憶手段のアドレスのみに各データに対応
   してコード化されたデータを書き込むようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
   音波パルスドツプラ装置。