JPH0431697B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超音波ドプラ診断装置、特に被検体内
の運動体の運動状態を画面上にスペクトラム表示
する超音波ドプラ診断装置に関する。

［従来の技術］ 生体内の運動情報を断層像などと併せて画像表
示する超音波ドプラ診断装置が周知であり、例え
ば心臓血流の状態検査などに用いられている。

この装置は、被検体内に超音波ビームを放射
し、血流などからの反射エコー（後方散乱波）を
受波し、これを増幅、復調することにより血流の
速度に比例した周波数の信号を得ることができ
る。

すなわち、運動体である血流からの反射エコー
はドプラ効果を受けており、反射エコーを受信し
た受信信号には超音波のキヤリア周波数に対する
偏移周波数成分が現れる。従つて、この偏移周波
数信号を検出することにより、血流の運動速度を
求めることができる。

この偏移周波数信号は、離散的フーリエ変換を
施すことによつて周波数のスペクトル解析がなさ
れており、離散的フーリエ変換器としては、例え
ばFFT（周波数分析器）やチヤープゼツト解析器
が周知である。

このフーリエ変換器によるスペクトルム表示
は、まず画像上に表示される断層像などにおいて
カーソルで観察しようとする特定点を指定するこ
とによつて行われ、画像には特定点の刻々と変化
する運動状態がスペクトラムで表示される。

また、超音波ドプラ診断装置では、対象とする
血流の速度に応じてフーリエ変換器へのデータ取
込み速度を変化させ、折返し現象による影響を除
去して精度のよい周波数スペクトラムを得るよう
にしている。

すなわち、速い血流速度を解析する場合は、超
音波放射の繰返し周波数を高くするなどしてデー
タの取込み速度を速くし、遅い血流速度を解析す
る場合は、超音波放射の繰返し周波数を低くする
などしてデータの取込み速度を遅くする。そうす
ると、データの取込み速度を速くした場合には、
折返し現象が緩和されて検出速度が高くなつて、
高速度の検出が可能となり、逆に取込み速度を遅
くすると、低速度を高精度に検出することができ
ることになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、被検体内血流などの運動反射体
の速度は時々刻々と変化し、特に心臓内の高速血
流ではその単位時間当たりの速度変化率が大き
く、前述のように、取込み速度を変えてもまだ十
分な運動状態のスペクトラム表示をすることがで
きないという問題がある。

すなわち、第３図に示されるように、スペクト
ラム解析する場合には、速度変化率が一定である
との仮定のもとに、例えば128ポイントのデータ
をＡ／Ｄ変換器から読み出し、この128ポイント
のデータに基づいて速度解析を行つている。

しかし、比較的低速度の場合は問題ないが、高
速度になるとこの128ポイントのデータを取り込
む時間内で無視できない急峻な速度変化が起きて
しまうのが現状である。従つて、速度変化率が実
際よりも低く見積もられ、正確な速度解析ができ
ないことになる。

発明の目的 本発明は、前記従来の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、速度の急峻な変化にも追従
して高速度の運動状態を正確にスペクトラム表示
できる超音波ドプラ診断装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、被検体
内に超音波を放射し、その反射エコーを復調して
ドプラ偏移周波数を検出し、このドプラ偏移周波
数に離散的フーリエ変換を施すことにより運動体
の運動状態をスペクトラム表示する超音波診断装
置において、反射エコーを所定のサンプリング周
波数でデジタルアナログ変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器からの出力データを記憶す
るバツフアメモリと、このバツフアメモリに記憶
されているデータの中から所定数の連続したデー
タを取り出して前記離散的フーリエ変換をする際
のデータの数を変更するデータ数変換器と、を有
し、前記データ数変換器における取り出しデータ
数を変更し、離散フーリエ変換における演算デー
タ数を変化させるように制御することを特徴とす
る。

［作用］ 以上の構成によれば、例えば予め設定された速
度レンジに対応して解析処理するデータ数を変え
ることになり、速度が高くなるに従つてデータ数
を逆に少なく設定する。そうすると、高い速度領
域で急峻な速度変化にも追従して速度解析をする
ことができ、正確な運動状態のスペクトラムを求
めることができる。

［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。

第１図には、本発明に係る超音波ドプラ診断装
置の概略構成が示されており、第２図には、デー
タ数（データ長）の変化状態が示されている。

図において、探触子１０は被検体内の血管１２
に近接する表面に当接されており、この探触子１
０には発振器１４及び送信器１６が接続され、こ
の送信器１６による超音波送信信号の出力はドプ
ラ復調部制御器１８によつて制御されている。

前記発振器１４は超音波放射に必要な高安定な
発振信号を出力し、送信器１６は前記発振信号を
適当な増幅率で増幅して探触子１０内の振動子へ
励振信号を出力する。実施例では、パルス波
（PW波）と連続波（CW波）の両者の超音波を選
択的に放射できるようにしており、この放射制御
はドプラ復調部制御器１８で制御された送信器１
６によつて行われている。また、前述のように、
データの取込み速度を速くしたり、遅くしたりす
る制御もできるようになつており、これは操作部
に設けられた速度レンジ（不図示）に対応して超
音波放射の繰返し周波数（又は繰返し周期）を送
信器１６によつて変換することにより行われる。

一方、運動体からの反射エコーを探触子１０を
介して受信する受信器２０が設けられ、この受信
器２０の受信信号は所定増幅率で増幅した後に復
調器２２に供給される。この復調器２２では、キ
ヤリア信号を参照信号として受信信号を、例えば
直交検波により復調（積演算）しており、これに
よつて血流の動きに比例したドプラ信号を得るこ
とができる。

そして、復調器２２の出力のうちパルス波を入
力するゲート回路２４が設けられ、これはドプラ
復調器制御器１８によつて制御される。従つて、
連続波の場合はゲート回路２４を通らずにフイル
タ回路に直接供給されることになる。

このフイルタ回路は、高域通過フイルタ
（HPF）２６及び低域通過フイルタ（LPF）２８
から成り、前者はドプラ信号のうち血管壁等の不
要な低域周波数信号を除去し、また後者へは折り
返し現象を防止するために高域周波数信号を除去
する。

また、この低域通過フイルタ２８の出力である
アナログ信号に対して離散化、量子化を施してデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器３０が設けら
れ、このＡ／Ｄ変換器３０から出力される信号は
バツフアメモリ３２に記憶されており、前記低域
通過フイルタ２８、Ａ／Ｄ変換器３０及びバツフ
アメモリ３２はフーリエ変換制御器３４により制
御される。

本発明において特徴的なことは、高速度におけ
る急峻な変化にも追従できるスペクトラム解析を
可能としたことであり、このために、本発明では
データ数変換器を設けており、実施例ではデータ
長変換器３６を設けている。このデータ長変換器
３６は、周波数スペクトラムを求めるフーリエ変
換演算器３８に供給されるバツフアメモリ３２か
ら取り出す有効なデータ長（数）を設定してお
り、例えばバツフアメモリ３２に記憶されている
解析ポイントの最大のデータ長がが128ポイント
（通常2ⁿポイント）であつた場合は、64ポイント
から128ポイントの間でその長さを復数段階に設
定する。

第２図１００に示されるデータ長Ｔの中から、
解析データを選択することになるが、そのデータ
は連続的に選択することになる。すなわち、実施
例では、第２図１０１のデータ長T′に示されて
いるように、中心部分にあるデータについて所定
数だけ選択するようにしており、例えばデータ長
T′が64ポイントである場合には128ポイントのデ
ータの両端から32個ずつのデータ値を０として、
バツフアメモリ３２から64ポイントのデータをフ
ーリエ変換演算器３８に供給する。

このようなデータ長変換器３６の制御はフーリ
エ変換器３４にて行われているが、このデータ長
の変換は速度の大きさに逆比例して短く（データ
数は少なく）なるように制御され、実施例では、
操作部に設けられている速度レンジの切換えレン
ジに応じてデータ長を変えるようにしている。

すなわち、この速度レンジは、注目する速度領
域を最も良好に画像表示するために設けられてお
り、これは、前述のように連続波を含めてデータ
取込み速度を変えるためのものであり、例えば、
速度レンジは、サンプリング周波数（超音波の送
信繰返し周波数でもある）がほぼ2kHz〜28KHzの
間で６〜８段階程度の切換えレンジとなるように
設定しており、サンプリング周波数を高くすれば
速い速度を良好に検出できるようになつている。
従つて、この速度レンジにおいてレンジが高くな
る（サンプリング周波数が高くなる）に従つて、
データ長が短くなるように、例えば128ポイント
〜64ポイントの間でデータ長を順次短く設定する
ことになる。

前記データ長変換器３６には、FFT（周波数分
析器）やチヤープゼツト解析器等から成るフーリ
エ変換演算器３８が接続され、フーリエ変換演算
器３８によつてドプラ偏移周波数データが速度情
報に変換される。

更に、前記フーリエ変換演算器３８には、画像
表示のための処理を行うDSC（デジタルスキヤン
コンバータ）４０及びCRTなどから成る表示装
置４２が接続されている。

実施例は以上の構成からなり、以下にその作用
を説明する。

被検体内に放射した超音波により得られた受信
信号は、ドプラ信号として復調され、不要な信号
が除去されてデジタル信号とされた後にバツフア
メモリ３２に蓄えられる。

この時点では、操作者が速度レンジを観察した
い速度領域に設定しており、フーリエ変換制御器
３４からその変換レンジに対応したデータ長の信
号、例えば80ポイントのデータ数とする信号がデ
ータ長変換器３６に供給される。そうすると、デ
ータ長変換器３６は、バツフアメモリ３２から出
力される128ポイントのデータを入力してこのデ
ータの両端から24ポイントずつを０とし、80ポイ
ントのデータを形成し、これをフーリエ変換演算
器３８に出力する。

従つて、フーリエ変換演算器３８では、被検体
内運動体の速度に合つたデータ長によりスペクト
ラム解析を行うことができ、これにより速度の急
峻な変化率に追従した正確な速度状態を検出する
ことができる。

このフーリエ変換演算器３８の出力は、DSC
４０を介して表示装置４２に供給されており、演
算されたスペクトラムは表示装置４２のCRT画
面上に表示されることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、速度の
大きさに応じてデータ数（データ長）を変換する
ようにしたので、変換の変化率に対して追従性の
良い検出が可能となり、低速度で変化率の小さい
信号又は高速度で変化率の大きい信号に適合した
時間分解能でスペクトラム分析ができる。特に、
高速度で急峻な変化率の速度についての精度が従
来に比較して著しく向上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波ドプラ診断装置
の概略構成を示す回路ブロツク図、第２図は、デ
ータ数の設定状態を示す説明図、第３図は、スペ
クトラム解析するデータを示す説明図である。 １０……探触子、１６……送信器、２０……受
信器、２２……復調器、２４……ゲート回路、３
２……バツフアメモリ、３４……フーリエ変換制
御器、３６……データ長変換器、３８……フーリ
エ変換演算器、４２……表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体内に超音波を放射し、その反射エコー
   を復調してドプラ偏移周波数を検出し、このドプ
   ラ偏移周波数に離散的フーリエ変換を施すことに
   より運動体の運動状態をスペクトラム表示する超
   音波ドプラ診断装置において、 反射エコーを所定のサンプリング周波数でデジ
   タルアナログ変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器からの出力データを記憶する
   バツフアメモリと、 このバツフアメモリに記憶されているデータの
   中から所定数の連続したデータを取り出して前記
   離散的フーリエ変換をする際のデータの数を設定
   するデータ数変換器と、 を有し、 前記データ数変換器における取り出しデータ数
   を変更し、離散フーリエ変換における演算データ
   数を変化させるように制御することを特徴とする
   超音波ドプラ診断装置。