JPH069557B2 - 超音波血流イメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は超音波血流イメージング装置、特にその低速
血流成分表示の特性改善に関するものである。

［従来の技術］ 従来ドプラ断層装置においては、静止しているか又は低
速で動いている組織からのエコーを除去するためムービ
ング・ターゲット・インディケイション（以下ＭＴＩと
いう）フィルタを用いている。このＭＴＩフィルタの特
性を可変とする技術の公知文献としては、例えば「カラ
ーアトラスリアルタイムドプラ断層心エコー図法＜ドプ
ラ断層の臨床＞」（尾本良三編、昭和62年４月、改訂第
２版、診断と治療社出版）がある。

第４図は上記文献に開示された従来のフィードバックを
有する１次ＭＴＩフィルタの系統図である。図において
21は加算器、22は減算器、23は遅延素子で、信号の入出
力間に送信のパルス繰返し時間（以下Pulse Repetition
TimeをＰＲＴという）に等しい遅延時間を有する。24
は係数乗算器で、係数Ｋは可変とする。

第４図のＭＴＩフィルタにおいては、係数乗算器24の係
数Ｋの値を変更することによりそのフィードバック量を
変えて、ＭＴＩフィルタの特性を変えていた。

第５図は第４図のＭＴＩフィルタの周波数特性図であ
り、同図の横軸は速度を、縦軸は減衰度を、またＫはフ
ィードバック量を表わしている。このフィルタは高域通
過フィルタとなっているため低周波成分が抑圧され、第
５図に示されるような低速信号の除去特性を有する。

第６図はＭＴＩフィルタを２段接続した場合の周波特性
図であり、目的に応じて周波数特性を切換できるように
している。即ち、LOW、MID1、MID2及びHIGHの４段切換
とし、LOWにすると非常に遅い動きに対してもカラー表
示が可能となる。このように診断目的に応じてフィルタ
特性を切換えている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来のフィードバック量を変えることによ
りＭＴＩフィルタの特性を変える手法による超音波血流
イメージング装置では、信号のデータ数が限られている
ため、フィードバック量を増加させると信号の固定成分
が十分に除去できない。また固定成分の信号振幅が大き
いため、本来カラー表示したい血流部分に色が表示され
ない現象が発生し、その結果ＭＴＩフィルタのカットオ
フ周波数を低くすると、カラー表示面積が狭くなるとい
う問題があった。

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、信号の固定成分の除去特性を維持し、且つＭＴＩフ
ィルタのカットオフ周波数を変化できる超音波血流イメ
ージング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］ この発明に係る超音波血流イメージング装置は、パルス
繰り返し周期毎に探触子を介して超音波を送波し、前記
探触子で受信された信号を直交検波器で検波し、該検波
信号を量子化後、ＭＴＩフィルタを通過させ、該ＭＴＩ
フィルタ通過後の信号に基づきドプラシフト成分を検出
し、血流のカラー表示を行なう超音波血流イメージング
装置において、制御信号に基づき前記パルス繰り返し周
期を可変とするパルス繰り返し周期可変手段と、該パル
ス繰り返し周期可変手段により変更されたパルス繰り返
し周期により、フィルタ特性を変更するＭＴＩフィルタ
とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、制御信号に基づきパルス繰り返し
周期を可変とし、該可変とされたパルス繰り返し周期毎
に探触子を介して超音波を送波し、前記探触子で受信さ
れた信号を直交検波器で検波し、該検波信号をＡ・Ｄ変
換器を介して量子化し、該量子化後の直交検波信号を、
前記可変とされたパルス繰り返し周期により、フィルタ
特性を変更するＭＴＩフィルタを通過させ、該ＭＴＩフ
ィルタ通過後の信号に基づきドプラシフト成分を検出
し、低速血流成分表示特性の改善された超音波血流イメ
ージングを行なう。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
１は超音波の送波及び受波に共用する探触子で、所要の
送受波ビームを形成できるアレイ構造となっている。２
は探触子１に電気信号を印加し超音波を発生させる送信
回路、３は探触子１が超音波を受波し出力された電気信
号を受信増幅する受信回路、４は探触子１が形成する送
波ビーム及び受波ビームを所望のビームとして形成させ
るためのビームフォーマー、5-1，5-2はミキサ、6-1，6
-2はローパスフィルタ、7-1，7-2はＡ・Ｄ変換器、8-
1，8-2はＭＴＩフィルタで、例えばデジタルフィルタ手
段により構成される。９は位相差検出器、10は前記5-1
〜９を内蔵するカラー・フロー・マッピング（以下ＣＦ
Ｍという）信号処理部、11はＢモード信号処理部、12は
デジタル・スキャン・コンバータ（以下ＤＳＣとい
う）、13は表示器、14は発振器、15は分周器及びタイミ
ング発生器、16は90度移相器、17は制御回路である。

第２図は第１図の送波パルス繰り返し時間（ＰＲＴ）を
変化させる状態を示す波形図である。

第３図はＭＴＩフィルタの周波数特性図で、同図(a)は
通常のＰＲＴによる周波数特性図、(b)はＰＲＴを制御
した場合の周波数特性図である。

第２図及び第３図を参照し、第１図の動作を説明する。
まず通常の超音波血流イメージング装置における送波Ｐ
ＲＴをＴ_０とする。本装置の表示器13に表示する超音波
像にはField Of View（以下ＦＯＶという）と呼ばれる
表示視野が設けられる。例えばＦＯＶを16cmとすると、
人体内の深さ16cmまでの超音波像を表示器13に表示すれ
ばよい。従って送波ＰＲＴは人体中を超音波信号が、速
度約1540メートル／秒で、16cmの距離を往復するのに要
する時間に、システムがデータセットに要する多少の余
裕時間αを加算すればよいことになる。従って次の(1)
式が得られる。

ここにＴ_０は通常のＰＲＴ、αは余裕時間である。この
(1)式のＴ_０が第２図の(a)に示されている。従って表示
ＦＯＶが決まると(1)式により通常のＰＲＴ＝Ｔ_０が決
定される。発振器14は通常クリスタルを内蔵し、周波数
の安定した基準周波数を発振し、その出力を分周器及び
タイミング発生器15に供給する。分周器及びタイミング
発生器15は発振器14から入力される基準信号を分周し、
またタイミング信号を発生し、送信トリガ信号を送信回
路２へ、リファレンス信号をミキサ5-1及び90゜移相器16
へ、タイミング信号を制御回路17へそれぞれ供給する。
しかし分周器及びタイミング発生器15にＰＲＴ制御信号
が外部から供給されてると、送信トリガ信号のＰＲＴは
このＰＲＴ制御信号に基づき通常の時間Ｔ_０より長くな
るように制御される。第２図(b)及び(c)において、ＰＲ
Ｔ制御信号が印加された場合のＰＲＴはＴ_０＜Ｔ_１＜Ｔ
_２となっている状態が示されている。このＰＲＴの増加
方向への制御は連続的な制御とすることも、また段階的
な制御とすることも可能であり、操作者が表示器13の画
像をみながら所望の低速画像が得られるように制御する
ものである。またこの送信トリガ信号のＰＲＴの変更に
対応してタイミング信号のタイミング及びリファレンス
信号の供給時間等が変更される。送信回路２に、ビーム
フォーマ４から探触子１が形成すべき送波ビームのビー
ム信号と、分周器及びタイミング発生器15から送信トリ
ガ信号が供給されると、送信回路２は探触子１を駆動し
超音波を人体中に送波する。そして前記探触子１により
受波され出力された電気信号は、受信回路３により受信
増幅され、ビームフォーマ４に供給される。ビームフォ
ーマ４は所定の受波ビームに基づき所望の受信信号を形
成し、その出力信号をＣＦＭ信号処理部10内のミキサ5-
1，5-2及びＢモード信号処理部11へ供給する。ＣＦＭ信
号処理部10は血流のドプラシフト成分を検出し、カラー
表示を行なうための信号処理を行ない、その出力信号を
ＤＳＣ12へ供給する。またＢモード信号処理部11はエコ
ーの強度分布を検出し、断層画像として表示を行なうた
めの信号処理を行ない、その出力信号を同様にＤＳＣ12
へ供給する。ＣＦＭ信号処理部10内では、まず直交検波
が行なわれる。直交検波は分周器及びタイミング発生器
15からのリファレンス信号をミキサ5-1には直接供給
し、ミキサ5-2には90゜移相器16を介して供給し、またビ
ームフォーマ４からの受信出力信号をミキサ5-1及び5-2
へ供給することにより行なわれる。この結果ミキサ5-1
からはリファレンス信号と同相のＩ信号が、ミキサ5-2
からはリファレンス信号と直交したＱ信号が得られる。
前記Ｉ信号及びＱ信号はそれぞれローパスフィルタ6-1
及び6-2に供給され、不要の高周波成分（例えば次段の
Ａ・Ｄ変換器7-1及び7-2のサンプリング周波数で決まる
折り返し周波数以上の成分）が除去され、Ａ・Ｄ変換器
7-1及び7-2で量子化され、ＭＴＩフィルタ8-1及び8-2へ
供給される。本実施例のＭＴＩフィルタ8-1及び8-2は例
えばデジタルフィルタ手段により形成され、通常のＰＲ
Ｔにおいては第３図(a)に示される周波数特性を有す
る。同図において横軸はパルス繰り返し周波数（以下Ｐ
ＲＦという）ｆ_ｒにより正規化された周波数／_ｒで
あり、縦軸は出力の信号振幅である。また周波数／
_ｒが0.5〜１の範囲は、／_ｒ＝0.5を通る破線を軸と
して左側の０〜0.5の信号振幅値を右側に折り返した値
となる。この量子化Ｉ信号及びＱ信号用ＭＴＩフィルタ
8-1及び8-2は、静止しているか又はある設定速度以下の
低速で動いている組織からのエコーを除去し、前記設定
速度以上の速度で動いている組織からのエコーは表示す
る。しかも前記設定速度は送信のＰＲＴ制御信号により
自由に制御することができるものである。即ち前記ＰＲ
Ｔ制御信号によって、送信のＰＲＴを通常の値Ｔ_０より
大きくすることにより、ＭＴＩフィルタの低域カットオ
フ周波数が下がる。しかも直流成分の除去特性は変化し
ない。第３図(b)は送信のＰＲＦを２kHzから1.5kHzに低
くした場合のカットオフ周波数が変化する様子を示して
いる。また同図において横軸は直接周波数を示してい
る。このように本来表示ＦＯＶで必要とされる通常のＰ
ＲＴ（即ちＴ_０）よりも、ＰＲＴを大きくすることによ
り、非常に遅い動きのエコーに対してもカラー表示が可
能となり、操作者は表示器13に表示されたカラー画像を
みながら所望の低速画像が得られるように前記ＰＲＴを
制御することができる。ＭＴＩフィルタ8-1及び8-2から
出力されたＩ信号及びＱ信号は位相差検出器９におい
て、血流信号のドプラシフト成分が検出され、カラー表
示を行なうための信号処理が行なわれ、その出力信号は
ＤＳＣ12に供給される。ＤＳＣ12はＢモード信号処理部
11から入力されるＢモード断層画像とＣＦＭ信号処理部
10から入力されるカラー表示血流画像とを合成して表示
器13に表示させる。制御回路17は分周器及びタイミング
発生器15から入力されるタイミング信号に基づき各種制
御信号を出力し、所要の内部機器に供給する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、超音波を送波するパル
ス繰り返し周期を増加することにより、ＭＴＩフィルタ
のフィルタ特性を変更し、低速エコーも表示できるの
で、固定成分の除去特性を維持し、且つ従来のようにＭ
ＴＩフィルタのカットオフ周波数を下げるとカラーの表
示面積が減少することがなくなり、低速血流成分表示の
性能向上の効果が得られる。

またパルス繰り返し周期を増加するが、データ数は不変
であるので、信号処理時間が増加したことになり、従来
より高度の信号処理と演算が可能となり、信号処理の性
能向上の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図の送波パルス繰り返し時間を変化させる状態を
示す波形図、第３図はＭＴＩフィルタの周波数特性図、
第４図は従来のフィードバックを有する１次ＭＴＩフィ
ルタの系統図、第５図は第４図のＭＴＩフィルタの周波
数特性図、第６図はＭＴＩフィルタを２段接続した場合
の周波数特性図である。 図において、１は探触子、２は送信回路、３は受信回
路、４はビームフォーマ、5-1，5-2はミキサ、6-1，6-2
はローパスフィルタ、7-1，7-2はＡ・Ｄ変換器、8-1，8
-2はＭＴＩフィルタ、９は位相差検出器、10はＣＦＭ信
号処理部、11はＢモード信号処理部、12はＤＳＣ、13は
表示器、14は発振器、15は分周器及びタイミング発生
器、16は90度移相器、17は制御回路、21は加算器、22は
減算器、23は遅延素子、24は係数乗算器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス繰り返し周期毎に探触子を介して超
   音波を送波し、前記探触子で受信された信号を直交検波
   器で検波し、該検波信号を量子化後、ムービング・ター
   ゲット・インディケイション（ＭＴＩ）フィルタを通過
   させ、該ＭＴＩフィルタ通過後の信号に基づきドプラシ
   フト成分を検出し、血流のカラー表示を行なう超音波血
   流イメージング装置において、 制御信号に基づき前記パルス繰り返し周期を可変とする
   パルス繰り返し周期可変手段と、 該パルス繰り返し周期可変手段により変更されたパルス
   繰り返し周期により、フィルタ特性を変更するＭＴＩフ
   ィルタとを備えたことを特徴とする超音波血流イメージ
   ング装置。