JPH0655211B2 - 超音波ドップラ血流計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、医用分野において、生体内の血流速度の測定
を行なうために用いる超音波ドップラ血流計に関するも
のである。

従来の技術 近年、超音波ドップラ血流計は心臓や循環器などの医用
分野で普及してきている。この超音波ドップラ血流計
は、超音波を生体内に送信し、反射して来たエコー信号
が血流等の移動物体で受けたドップラ偏移により、血流
速度情報を得るものである。送信した超音波信号ｆが速
度Ｖで移動する物体によって受けたエコー信号のドップ
ラ偏移周波数ｆｄは次式で示される。

ｆｄ＝ｚ・Ｖ・ｆ／ｃcosθ ……(1) 上記(1)式においては、ｃは音速、θは物体の移動方向
と超音波進行方向のなす角度である。

一般にドップラ信号を検出するには、受信したエコー信
号を周波数ｆで直交検波する。検出したドップラ信号を
周波数分析し、周波数や振幅を画像上に表示する他、そ
のまま音声信号としてスピーカから出力する。そして診
断に際しては、主として画像上に表示される血流情報が
用いられる。一方、スピーカから出力されるドップラ信
号も血流位置の探索に用いられ、またドップラ信号に含
まれる微妙な音の変化により診断が行なわれるため、非
常に重要な情報となる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、最近では高分解能化を図るため、使用される超
音波の周波数が高くなる傾向にある。すなわち上記(1)
式に示すｆが高くなるため、これに比例してドップラ偏
移周波数fdも高くなってしまう。例えば、３．５ＭHzの
超音波が１m/secの速度で移動する物体によって受ける
エコー信号のドップラ偏移周波数fdは約４．５ＫHzであ
るが、10ＭHzの超音波を用いると、ドップラ偏位周波数
fdは13ＫHzにもなってしまい、人間の可聴周波数の限界
に近くなり、ドップラ信号に含まれる血流情報を診断に
用いることは不可能になってくる。また、高速血流の測
定でも同様に、ドップラ偏移周波数fdが可聴周波数限界
に近いか、またはそれ以上になる場合が発生し、診断上
の問題となっていた。

本発明は、上記のような従来の問題を解決するものであ
り、高周波超音波を用い、また高速血流測定を行なう場
合にドップラ偏移周波数を可聴周波数内に圧縮して音声
信号による診断を行なうことができるようにした超音波
ドップラ血流計を提供することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するため、生体内に超音波を
送信し、生体内で反射したエコー信号を受信する手段
と、受信したエコー信号からドップラ信号を得るドップ
ラ信号検出部と、このドップラ信号検出部で得られたド
ップラ信号を順次記憶し、記憶時の書き込み速度よりも
遅い速度で順次読み出す帯域圧縮回路とを備えたもので
ある。

作 用 本発明は上記構成により次のような作用を有する。すな
わち、帯域圧縮回路により、ドップラ信号を順次記憶
し、記憶時の書き込み速度よりも遅い速度でドップラ信
号を順次読み出すので、ドップラ信号の周波数を下げ、
可聴周波数内に圧縮することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例における超音波ドップラ血流
計を示すブロック回路図である。

第１図において、１は生体Ａ内に超音波を送信し、生体
Ａ内からのエコー信号を受信するプローブ、２はプロー
ブ１との送受信を行ない、プローブ１で受信されたエコ
ー信号からドップラ信号を検出し、周波数分析などの処
理を行なうドップラ信号検出部、３はドップラ信号検出
部２で周波数分析されたドップラ信号をソナグラム等の
形式で表示するとＣＲＴ、４はドップラ信号検出部２か
ら出力されたドップラ信号Ｄの帯域圧縮を行なう帯域圧
縮回路であり、ドップラ信号ＤをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
コンバータ５、Ａ／Ｄ変換されたドップラ信号Ddを記憶
するディジタルメモリ等からなる記憶回路６、ドップラ
信号Ddを書き込む位置を示す書き込みポインタ７、Ａ／
Ｄコンバータ５のサンプリングクロックを発生するクロ
ック発生回路８、記憶回路６から読み出す第１のドップ
ラ信号Daの位置を示す第１の読み出しポインタ９ａ、記
憶回路６から読み出す第２のドップラ信号Dbの位置を示
す第２の読み出しポインタ９ｂ、第１，第２のドップラ
信号Ｄａ，Ｄｂのそれぞれの増幅または減衰を行なう第
１，第２の利得可変回路１０ａ，１０ｂ、第１，第２の
利得可変回路10ａ，10ｂを制御する利得制御回路11、第
１，第２の利得可変回路10ａ，10ｂで利得調整されたド
ップラ信号Ga・Da，Gb・Dbの両者を加算する加算回路1
2、各部の制御を行う制御回路13とから構成されてい
る。14はＤ／Ａコンバータ、15は音声の増幅回路、16は
スピーカである。

次に上記実施例の動作について説明する。

プローブ１で受信されたエコー信号をドップラ信号検出
部２で検波し、ドップラ信号Ｄとして出力する。また、
ドップラ信号検出部２の内部ではドップラ信号Ｄに対し
て信号処理を行ない、スプクトル分布としてＣＲＴ３上
に表示する。帯域圧縮回路４では、Ａ／Ｄコンバータ５
でドップラ信号ＤをＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換した
ドップラ信号Ddを記憶回路６に記憶する。Ａ／Ｄ変換す
る際には、クロック発生回路８が出力するサンプリング
クロックTwを用い、書き込みポインタ７が示す記憶回路
６のアドレスにデータを書き込んでいく。書き込みポイ
ンタ７はサンプリングクロックTwごとにインクリメント
され、書き込みアドレスW₁を変えていく。一方、第１，
第２の読み出しポインタ９ａ，９ｂは互いに異なるアド
レスを示し、読み出しサンプリングクロックTrに同期し
てインクリメントされる。各読み出しポインタ９ａ，９
ｂで示されたアドレスにあるドップラ信号Ｄａ，Ｄｂは
利得制御回路11により第１，第２の利得可変回路10ａ，
10ｂで振幅制御し、このドップラ信号Ｇａ・Ｄａ，Ｇｂ
・Ｄｂを加算回路12で加算する。このドップラ信号Ｄｃ
をＤ／Ａコンバータ14でＤ／Ａ変換し、増幅回路15で増
幅してスピーカ16から出力する。

上記帯域圧縮回路４における動作について第２図を参照
しながら更に詳細に説明する。

第２図は第１図において、帯域圧縮回路４に入力された
ドップラ信号Ｄを１／３の周波数に圧縮して出力する例
を示すタイムチャートである。同図において、説明のた
めにディジタル量であるドップラ信号をアナログ量とし
て示している。

書き込みポインタ７が出力する書き込みポイントＷ値は
時間の経過に伴ってインクリメントされ、ドップラ信号
Ｄｄ値は第２図(a)のように左から右へ書き込まれる。
書き込みポイント値ＷがアドレスP₀を示した所で、第１
の読み出しポインタ９ａが出力する読み出しポイント値
Ｒａは書き込みポイント値Ｗをロードし、第２図(b)に
示すようにアドレスP₀からドップラ信号Ｄｄ値を書き込
み時の３倍の時間を掛けて読み出す。この読み出しは読
み出しポイント値ＲａがアドレスP₁になった所で終了す
る。このとき、書き込みポインタ７が出力する書き込み
ポイント値ＷはP₃まで進んでいる。アドレスP₀〜P₁まで
書き込むのに要した時間をＴとすると、読み出しには３
Ｔの時間を掛けているため、周波数は１／３に圧縮され
る。一方、第２の読み出しポインタ９ｂは第２図(c)に
示すように書き込みポイント値がP₂になった所からP₃ま
で、書き込み時の３倍の時間を掛けて読み出す。従って
各読み出したポインタ９ａ，９ｂのポイント値Ｒａ，Ｒ
ｂで読み出されたドップラ信号Ｄａ，Ｄｂは交互に現わ
れることになり、これと利得制御回路11が発生した第２
図(d)，(e)に示す制御信号Ｇａ，Ｇｂを利得可変回路10
ａ，10ｂで乗算すれば、第２図(f)，(g)に示すＧａ・Ｄ
ａとＧｂ・Ｄｂの２つのドップラ信号が得られる。これ
を加算回路12で加算することにより、第２図(h)に示す
ように１／３に帯域圧縮されたドップラ信号Ｄｃが得ら
れる。

なお、第２図(d)，(e)に示した利得制御信号Ｇａ，Ｇｂ
は台形波であるが、ハミング波、ガウス波などでもよ
い。また、帯域圧縮回路４より読み出されるドップラ信
号Ｄｃは元のドップラ信号Ｄの波形を間引いており、事
実上、情報は欠落しているが、聴感上、何ら違和感はな
い。また、ドップラ信号ＤａとＤｂを交互に出力する周
期については、10〜100m_sec程度が適当である。

上記実施例では、記憶回路６にディジタルメモリを用い
た場合について説明したが、ＢＢＯなどのアナログメモ
リ素子を用いてもよい。また、既存のドップラ血流計で
あっても、帯域圧縮回路４のみをアダブタとして接続す
れば、同様の効果を得ることができる。また、ステレオ
音としてドップラ信号を出力する場合には、上記構成を
２ch分用いればよい。

発明の効果 以上説明したように本発明のドップラ血流計によれば、
帯域圧縮回路によりドップラ信号を順次記憶し、記憶時
の書き込み速度よりも遅い速度でドップラ信号を順次読
み出すので、ドップラ信号の周波数を下げ、可聴周波数
内に圧縮することができる。従って可聴帯域外のドップ
ラ信号でも、可聴帯域内へ変換することができるので、
高周波超音波を用い、また高速血流測定を行なう場合に
音声信号による診断を行うことができ、より精度の高い
診断情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における超音波ドップラ血流
計を示すブロック回路図、第２図は上記実施例の動作説
明用のタイミングチャートである。 １……プローブ、２……ドップラ信号検出部、３……Ｃ
ＲＴ、４……帯域圧縮回路、５……Ａ／Ｄコンバータ、
６……記憶回路、７……書き込みポインタ、８……クロ
ック発生回路、９ａ，９ｂ……読み出しポインタ、10
ａ，10ｂ……利得可変回路、11……利得制御回路、12…
…加算回路、13……制御回路、14……Ｄ／Ａコンバー
タ、15……増幅回路、16……スピーカ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体内に超音波を送信し、生体内で反射し
   たエコー信号を受信する手段と、受信したエコー信号か
   らドップラ信号を得るドップラ信号検出部と、このドッ
   プラ信号検出部で得られたドップラ信号を順次記憶し、
   記憶時の書き込み速度よりも遅い速度で順次読み出す帯
   域圧縮回路とを備えたことを特徴とする超音波ドップラ
   血流計。
2. 【請求項２】帯域圧縮回路がドップラ信号を記憶する記
   憶回路と、この記憶回路の記憶位置を示す書き込みポイ
   ンタと、上記記憶回路からの読み出し位置を示す複数個
   の読み出しポインタと、これら読み出しポインタが示す
   位置に記憶されているドップラ信号の増幅または減衰を
   行なう複数個の利得可変回路と、これら利得可変回路を
   制御する利得制御回路と、上記各利得可変回路から出力
   されたドップラ信号を加算する加算手段を備えている特
   許請求の範囲第１項記載の超音波ドップラ血流計。
3. 【請求項３】記憶回路にディジタルメモリが用いられ、
   その入力にＡ／Ｄコンバータが用いられる特許請求の範
   囲第２項記載の超音波ドップラ血流計。