JPH0459895B2 - - 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装置、特に運動部からの
ドプラ効果を受けたドプラ信号を受信し、心臓な
どの運動部の血流状態を正確に画素表示するため
の超音波ドプラ装置に関する。

［従来の技術］ 生体などの被検体内に超音波ビームを間欠的に
あるいは連続的に放射して運動する反射体すなわ
ち心臓血流、体液流の状態をCRT表示器上に画
素表示する超音波ドプラ装置が周知であり、これ
は被検体内からの反射エコーが受けたドプラ効果
を超音波キヤリア周波数の偏移として検出するこ
とにより、流速状態などを求めるものである。

第２図には、従来装置の概略構成が示されてお
り、被検体内に超音波を放射するプローブ（探触
子）１０には送受信器１２から所定周波数の送信
信号が供給されており、この送信信号でプローブ
１０内の振動子を励振することにより超音波が被
検体内に放射される。

一方、超音波は被検体内の運動部から反射され
るが、この反射エコーはプローブ１０を介して送
受信器１２に入力されており、次のミキサ１３に
て直交検波されドプラ信号に変換される。すなわ
ち、送受信器出力は２個のミキサ１３ａ，１３ｂ
に供給されており、ここで、受信信号は超音波キ
ヤリア周波数でかつ90度位相の異なる２種類の参
照番号cosω₀t，sinω₀tと混合される。従つて、ミ
キサ１３ａ，１３ｂの出力は、ドプラ効果を受け
た情報が抽出された２種類の信号となり、これ
は、一方を実数部、他方を虚数部とする複素信号
として捉えることができ、この複素信号を処理す
ることによりドプラ偏移周波数を演算することが
できる。すなわち、前記ミキサ１３ａ，１３ｂの
出力はＡ／Ｄ変換器１４ａ，１４ｂを介してデイ
レイラインキヤンセラ１６に供給されており（詳
しくは特公昭62−44494号に記載されている）、こ
のデイレイラインキヤンセラ１６では、デイレイ
ラインにて１周期ずらした信号と現在の出力信号
とを差し引いている。そうすると、静止部などの
変化のない信号は零となつて、運動部の変化のあ
る信号のみの出力となり、これによつて心臓壁な
どの静止部の信号（クラツタ信号）を除去するこ
とができる。

このデイレイラインキヤンセラ１６の出力は、
周波数演算回路１８に供給され、ドプラ信号であ
る複素信号の例えば偏角を演算することにより偏
移周波数が演算される。この偏移周波数は、運動
部の速度の大きさに対応した情報であり、この偏
移周波数を平均化した信号から速度を測定するこ
とができ、また偏移周波数値の正負から運動方向
を検出することができる。

そして、前記周波数演算回路１８から出力され
る運動情報はカラー変換回路２０を介して表示器
２２に供給されており、カラー変換回路２０に
て、運動情報は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の信
号に変換されて表示器２２に入力されるので、表
示器２２には被検体内の運動部の運動状態がカラ
ーで画像表示される。従来では、図示しない処理
回路にて得られたＢモード断層画像に運動情報を
重ねて表示することが行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来装置では、送受
信器１２で得られた反射エコー信号において、ド
プラ情報を失うことなく静止部などの不要な信号
を有効に除去することが困難である。

すなわち、前記例では、静止部信号（クラツタ
信号）をデイレイラインキヤンセラ１６で除去し
ているが、この場合はほとんど停止状態の静止部
の情報を取り除くことはできるが、血流速度の低
いものと同程度の低速度で動くものまでは取り除
くことができない。

また、心臓であれば心臓壁等の血液（流体）以
外の組織からのエコー信号はレベルの高いもので
あるから、不要な信号を除去するために、エコー
信号から信号レベルの高い信号を全て除去するこ
とも行われている。しかし、この場合は、血流情
報以外の不要な壁信号、心臓弁信号などを良好に
除去することができるが、同時に血流情報の一部
をも除去しており、ドプラ情報を良好に得ること
ができない。

発明の目的 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、流体情報以外の不要な信号の
みを有効に除去し、実際の運動状態に近い情報を
画像表示することができる超音波ドプラ装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、超音波
を被検体内に放射しその反射エコー信号を復調し
てドプラ信号に変換する送受信回路と、前記ドプ
ラ信号から運動状態の情報であるドプラ偏移周波
数を演算する周波数演算回路と、を有する超音波
ドプラ装置において、前記ドプラ信号の信号レベ
ルを検出するレベル検出器と、このレベル検出器
から出力された信号レベルを所定の参照値と比較
しこの参照値より大きい場合に信号を出力する第
１の比較器と、ドプラ信号から求められた偏移周
波数信号を所定の参照値と比較しこの参照値より
低い場合に信号を出力する第２の比較器と、前記
第１の比較器と第２の比較器との両者の信号が出
力されたときに周波数演算回路の出力を零出力と
するように切り換える切換回路と、を備えたこと
を特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、レベル検出器によりドプ
ラ信号の信号レベルが検出され、第１の比較器で
は信号レベルが例えば心臓壁や心臓弁などの組織
からの信号と区別する参照値より大きい場合（組
織からの信号である場合）に信号を出力する。一
方、ドプラ信号から求められた偏移周波数信号
は、第２の比較器により低周波数信号（速度が遅
いもの）に対応する所定の参照値と比較され、こ
の参照値より低い場合に信号を出力する。従つ
て、切換回路には信号レベルが大きくかつ偏移周
波数が低いときに信号が出力され、この場合にの
み周波数演算路出力が零出力とされる。

この結果、信号レベルが小さいものの他、信号
レベルが大きくかつ偏移周波数が中程度又は高い
偏移周波数の信号が取り出されることになり、従
来捨てていた流体の速度情報をより正確に画像表
示できることになる。

［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装置の
概略構成のブロツクが示されており、プローブ１
０〜Ａ／Ｄ変換器１４で構成される送受信回路と
周波数演算回路１８〜表示器２２までの回路構成
は従来と同様となつている。

本発明において特徴的なことは、流体運動情報
表示に不要な信号のみを有効に除去するようにし
たことであり、このために、本発明はドプラ信号
のレベル、すなわち振幅値と偏移周波数値とを比
較して不要な信号の選別をする。

実施例では、不要な信号を除去するためにドプ
ラ情報選別回路（ウオールモーシヨン回路）１０
０が設けられており、まずドプラ信号の信号レベ
ルを検出するレベル検出器として絶対値演算回路
２４が設けられており、この絶対値演算回路２４
はＡ／Ｄ変換器１４から出力される複素信号の絶
対値を演算しており、Ａ／Ｄ変換器１４ａから出
力された信号の振幅をx_i、Ａ／Ｄ変換器１４ｂか
ら出力された信号の振幅をy_iとすると、絶対値は
√_i ²＋_i ²から求められる。

この複素信号の絶対値は、ドプラ信号の信号レ
ベル、すなわち振幅を示しており、信号レベルが
大きいということは、原則的にいえば反射体組織
がある程度硬いもの、心臓でいえば心臓壁、心臓
弁などの組織からの信号であることを意味し、信
号レベルが小さいということは血液などの流体か
らの信号であることを意味するが、流体の信号が
検出する方向によつては重なり大きなレベルの信
号となるし、また心臓弁に近い血液からの信号が
大きな信号として検出されることになり、信号レ
ベルが大きいものの中に必要なドプラ信号が含ま
れている。従つて、本発明はこのような信号成分
を取り出すものである。

このため、前記絶対値演算回路２４の出力側に
は第１の比較回路２６が設けられており、絶対値
演算回路２４から出力された信号レベルを所定の
参照値と比較している。この参照値は流体からの
信号であるか壁、心臓弁などの組織からの信号で
あるかの区別ができる値に設定されており、信号
レベルが前記参照値より大きい場合に所定信号、
実施例では１のデジタル信号を出力する。

一方、第２の比較器２８では、周波数演算回路
１８で得られた偏移周波数信号fdを、低速度で動
く壁などの組織からの信号とその他の信号とを区
別するための所定の参照値と比較している。そし
て、この参照値より低い場合に所定信号、実施例
では１のデジタル信号を出力する。

前記第１の比較器２６及び第２の比較器２８に
は、アンド回路３０と切換器３２から成る切換回
路が接続されており、これら第１の比較器２６及
び第２の比較器２８の両者の出力が１の信号のと
きアンド回路３０は１デジタル信号を切換器３２
に出力する。

そして、切換器３２は、アンド回路３０から１
のデジタル信号が出力されたときには偏移周波数
演算回路１８の出力を零出力とし、その他の場合
にはアンド回路３０から０のデジタル信号を出力
して演算回路１８の出力をそのまま出力するよう
に切り換えており、実施例ではこの切換器３２
を、０値と偏移周波数fdに対応した速度値を記憶
したROM（読出し専用メモリ）を有するものと
し、アンド回路出力が１のデジタル信号であると
きは零の記憶情報を読み出し、アンド回路出力が
０のデジタル信号であるときは偏移周波数fdに対
応する速度情報を読み出すようにしている。

前記アンド回路出力が０のデジタル信号となる
のは、ドプラ信号の信号レベルが大きい場合でか
つ偏移周波数が低い場合であり、従つて切換器３
２からは所定の低速度以下であつて壁などの組織
からの信号のみが除去されることになる。

実施例は以上の構成から成り、以下にその作用
を説明する。

まず、プローブ１０で得られた反射エコー信号
は送受信器１２を介してミキサ１３に供給されて
おり、このミキサ１３にて実数部（ミキサ１３
ａ）と虚数部（ミキサ１３ｂ）から成る複素信号
に変換されるが、この複素信号はドプラ偏移周波
数を抽出するためのドプラ信号である。そして、
この複素信号はＡ／Ｄ変換器１４を介して周波数
演算回路１８に出力されるとともに、絶対値演算
回路２４に出力され、周波数演算回路１８ではド
プラ信号の偏移周波数fdが演算される。

前記絶対値演算回路２４では、複素信号の絶対
値が演算され、これによりドプラ信号の信号レベ
ルを検出しており、この信号レベルを示す絶対値
演算回路２４の出力は第１の比較器２６により所
定の参照値と比較される。そして、信号レベルが
参照値よりも大きいときに第１の比較器２６から
１のデジタル信号を出力する。

一方、前記周波数演算回路１８から演算された
偏移周波数fdは第２の比較器２８に供給されてお
り、この第２の比較器２８からは所定の偏移周波
数（参照値）以下であるときに１のデジタル信号
が出力される。

そうすると、アンド回路３０から１のデジタル
信号が出力され、この場合には切換器３２により
周波数演算回路１８の出力が零出力になるように
切り換えられる。従つて、ドプラ信号の信号レベ
ルが高くかつ偏移周波数が低い場合にのみ、零出
力の信号がカラー変換回路２０に供給され、その
他の場合は周波数演算回路１８の出力がそのまま
カラー変換回路２０に供給されることになる。

このことは、信号レベルが小さい場合や信号レ
ベルが大きくかつ中程度又は高い周波数の場合に
は、演算されたそのままの偏移周波数を出力する
ことを意味するが、特に従来では捨てられていた
信号レベルが大きくかつ中程度又は高い周波数の
信号を取り込むことにより、次のような利点があ
る。

すなわち、信号レベルの高いドプラ信号による
情報や高速度で運動する心臓弁等に隠れてしまう
心臓弁近傍の流速情報等を表示器２２に良好に画
像表示することができる。

また、このような表示は、前記第１の比較器２
６及び第２の比較器２８の参照値を調整すること
により制御でき、実施例では図示しないが、これ
らの参照値を調整する調整器を備えている。これ
によれば、特に第２の比較器２８を調整して被検
体の構造体としての組織と流体との境界部分の運
動状態の表示を良好なものとすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ドプラ
信号のレベルと偏移周波数値とを比較して、信号
レベルが高くかつ偏移周波数値が小さい場合の信
号のみを除去するようにしたので、信号レベルの
高い流体からのドプラ情報や高速度で運動する心
臓弁等に隠れてしまう心臓弁近傍の流速等の流体
情報を有効に取り込むことができ、実際の運動状
態に近い情報を提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る超音波ドプラ装置の概
略構成を示す回路ブロツク図、第２図は、従来装
置の概略構成を示す回路ブロツク図である。 １０……プローブ、１２……送受信器、１３…
…ミキサ、１６……デイレーラインキヤンセラ、
１８……周波数演算回路、２２……表示器、２４
……絶対値演算回路、２６……第１の比較器、２
８……第２の比較器、３０……アンド回路、３２
……切換器、１００……ドプラ情報選別回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波を被検体内に放射しその反射エコー信
   号を復調してドプラ信号に変換する送受信回路
   と、前記ドプラ信号から運動部の運動状態の情報
   であるドプラ偏移周波数を演算する周波数演算回
   路と、を有する超音波ドプラ装置において、前記
   ドプラ信号の信号レベルを検出するレベル検出器
   と、このレベル検出器から出力された信号レベル
   を所定の参照値と比較しこの参照値より大きい場
   合に信号を出力する第１の比較器と、ドプラ信号
   から求められた偏移周波数信号を所定の参照値と
   比較しこの参照値より低い場合に信号を出力する
   第２の比較器と、前記第１の比較器と第２の比較
   器との両者の信号が出力されたときに周波数演算
   回路の出力を零出力とするように切り換える切換
   え回路と、を備えたことを特徴とする超音波ドプ
   ラ装置。