JPH082357B2 - 超音波ドプラ血流計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波によるイメージングとパルスドプラに
よる速度測定が同時に行えるようにした超音波ドプラ血
流計に関する。

従来の技術 最近、超音波ドプラ計測法とパルス反射法を併用する
ことによってドプラのソナグラムと断層像を同時にリア
ルタイムで表示するようにした超音波ドプラ血流計が生
体循環器等の診断に盛んに利用されるようになってき
た。この超音波ドプラ血流計は例えば特開昭55-54941号
に記載された構成が知られている。以下、第４図を参照
して従来の超音波ドプラ血流計について説明する。

第４図は超音波ドプラ血流計の基本原理を示す図であ
る。第４図において、40はプローブ、41は送信走査回
路、42は受信走査回路、43は位相検波回路、44は周波数
分析器、45は振幅検波回路、46は表示部、47は制御部で
ある。

次に上記従来例の動作について説明する。送信走査回
路41が発生した駆動パルスはプローブ40に加えられ、指
向性m₁，m₂，・・・・m_n等の方向へ音波が送波される。
受信走査回路42は送信と同じ指向性m₁，m₂，・・・・の
方向の受信感度が高くなるように制御される。ドプラモ
ードでは一定の指向性、例えばm_d方向に指向性を固定し
て送受信を繰り返し、受信信号を位相検波して得られた
ドプラ偏移データであるI,Q信号を周波数分析すること
によって被検体内の血流等の移動速度を求め表示部に表
示する。Ｂモードでは指向性m₁，m₂，・・・・方向へ順
次送受信を行い、得られた受信信号を検波回路で包絡線
検波し表示部に断層像として表示する。ドプラモード、
Ｂモードいずれを選択するかは制御部47により決められ
る。通常m_d方向にあるサンプルボリュウムＳにおける血
流情報とＢモード断層像を同時に得る場合には、m_J（ｊ
＝１〜ｎ）方向でＢモード動作させた後、m_d方向でドプ
ラ動作させることを送受信毎に制御部47が交互に切り換
えて行う。このような動作モードを以後、B/Dモードと
呼ぶ。ドプラモードにおける送信超音波パルスの繰り返
し周波数をfrとするとB/Dモードではドプラ動作の繰り
返し周波数がfr/2に低下し、測定可能な最大血流速度が
半分になるという問題があった。

この問題を解決するためドプラのサンプル周波数を低
下させることなくＢモード像を得る方法が考案されてい
る。このような方法の例としては特開昭61-25534号に記
載された方法が知られている。この方法は例えば第４図
に示すような構成の装置においてドプラモードの送受信
を３回繰り返した後Ｂモードの送受信を１回行い、１回
抜けた位相検波出力のドプラ偏移データに対して補間を
行うことにより見かけ上ドプラ偏移データのサンプル周
波数を低下させないという原理にもとずくものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながらこの方法で用いられている補間方法は会
話信号の処理用に考案されたものであり、ドプラ偏移デ
ータのようにサンプル周波数の1/2に迫る周波数成分を
含む信号の補間には不向きであった。第５図はドプラモ
ードのよる送信を２回繰り返した後Ｂモードの送信を１
回行い、送信パルスの繰り返し周波数frの1/2に近い周
波数成分を有するドプラ偏移データの場合における従来
法による補間の様子を示したものである。

第５図に示すように補間された結果は期待する値と全
く異なり、周波数は低周波にシフトし正しく周波数分析
することができないという問題があった。

本発明は従来技術の以上のような問題を解決するもの
であり、ドプラモードの送信パルスの繰り返し周波数の
1/2に迫るドプラ偏移データに対しても正確に補間が行
えるようにすることを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、位相検波出力の
ドプラ偏移データを複素データとみなし、隣接するドプ
ラ複素データ間の偏角差データを求め、この偏角差デー
タをもとに補間データを発生させるデータ補間手段を設
けることにより、上記目的を達成するものである。

作用 本発明は上記構成により、ドプラモードにおけるサン
プル周波数の1/2に迫る周波数を有するドプラ偏移デー
タに対してもB/Dモードにおいて正確にデータ補間がで
きるようにしたものである。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の第一の実施例につ
いて説明する。

第１図において実線は信号の流れを示し、点線は制御
の流れを示し、１はプローブ、２は送信走査回路、３は
受信走査回路、４は制御部、５はスイッチ、６は検波
部、7,8はミキサ、９は発振器、10は位相シフタ、11,12
はサンプルホールド回路、13は補間部、14は周波数分析
部、15は表示部である。以上のような第１図の構成にお
いて以下にその動作を示す。プローブ１は送信走査回路
２からの駆動パルスを受けて被検体に超音波パルスを送
信するとともに、前記被検体からの散乱超音波を電気信
号に変換し、受信走査回路３に送る。送信走査回路２、
受信走査回路３は制御部４からの指示に従い、Ｂモード
走査とドプラ走査を時分割で行う。スイッチ５は制御部
４の指示により受信走査回路３からの超音波エコー信号
をＢモード走査時には検波部６へ、ドプラ走査時にはミ
キサ7,8へ送出する。ミキサ７はスイッチ５からの超音
波エコー信号と発振器９からの信号をミキシングレ、ミ
キサ８はスイッチ５からの超音波エコー信号と発信器９
からの信号を位相シフタ10で90°位相シフトした信号と
をミキシングすることによりドプラ信号を検出する。サ
ンプルホールド回路11,12はドプラ検査部位に応じたゲ
ート信号を制御部４から受け、ミキサ7,8からのドプラ
信号をサンプルする。補間部13はサンプルホールド回路
11,12からのドプラ信号をもとに制御部４から指示され
たドプラ送受信休止期間でのドプラデータを補間計算に
より求め、ドプラ送受信期間でのドプラ信号に挿入する
ことにより等時間間隔のドプラ信号データ列を生成し、
周波数分析部14に送出する。周波数分析部14はフーリエ
分析などを行い、その結果をドプラ像信号として表示部
15に送る。表示部15は、検波部６からのＢモード像信号
と周波数分析部14からのドプラ像信号を制御部４の制御
により同時に表示する。

上記各部の動作タイミングを第２図を用いて説明す
る。第２図はドプラ走査を２回、Ｂモード走査を１回交
互に繰返す動作タイミングの例である。図中（ア）は送
信走査回路２の送信パルス、（イ）はスイッチ５の接続
状態でありＤはミキサ7,8へ、Ｂは検波部６へ入力を接
続することをあらわす。（ウ）は検波部６の出力、
（エ）はサンプルホールド回路11,12を制御する制御部
４からのドプラゲート信号、（オ）はサンプルホールド
回路11,12の出力をそれぞれ実部、虚部としてベクトル
で表わした図、（カ）は補間部13の出力をベクトルで表
わした図である。

送信走査回路２は、送信パルス（ア）に示すタイミン
グでプローブ１にドプラ走査用パルスＤまたはＢモード
走査用パルスＢを送出する。スイッチ５は、（イ）に示
すように送信走査回路３の出力を期間P₁，P₃（ドプラ走
査期間）はミキサ7,8へ送出し、期間P₂（ドプラ走査の
休止期間）では検波部６へ送出する。期間P₂においては
（ウ）に示す通りＢモード断層像を構成する２本の走査
線の情報を採取し、検波部６において包絡線検波を行
う。ドプラ走査期間P₁，P₃においては、ミキサ7,8から
の直交検波出力を、ドプラゲート信号（エ）に制御され
たサンプルホールド回路11,12が（オ）に示すようにド
プラサンプリング時間t₁，t₂，t₄，t₅においてサンプリ
ングを行う。補間部13は（カ）に示す通り、Ｂモード走
査期間P₂がドプラ走査期間であると仮定した場合のドプ
ラサンプリング時刻t₃におけるドプラ信号Z₃を、t₁，t₂
でのドプラデータをもとに補間する。

第３図に補間部13の一実施例のブロック図を示す。3
1,32はAD変換器、33は偏角差データ演算手段、34は補間
データ発生手段である。AD変換器31,32はそれぞれサン
プルホールド回路11,12からの出力をA/D変換する。サン
プルホールド回路11,12の出力は複素数として扱えるの
で、A/D変換器31,32の出力を複素ドプラ偏移データを呼
ぶことにする。偏角差データ演算手段33においてはサン
プリング時刻t₁における複素ドプラ偏移データZ₁とt₂に
おけるデータZ₂の偏角差データΔθを計算する。演算部
34では偏角差データΔθと複素ドプラ偏移データをもと
に補間データZ₃を計算し、直接測定されたドプラ偏移デ
ータZ₁，Z₂と補間されたデータZ₃を正しい時間順序で出
力する。

補間計算の一例を以下に示す。複素ドプラ偏移データ
Z₁，Z₂はそれぞれx₁＋jy₁，x₂＋jy₂と表わせる。Z₁の偏
角θ₁は θ₁＝tan^-1(y₁/x₁） ……（１） として求めることが出来る。同様にしてZ₂の偏角θ₂を
求めることができ、以上を用いて偏角差データΔθ Δθ＝θ₂−θ₁ ……（２） を求めることができる。ドプラ信号を複素数としてみた
場合その絶対値や偏角差データは通常急激に変化するこ
とは少い。従って補間データＺの偏角θを次式で近似で
きる。

θ＝θ₂＋Δθ ……（３） 補間データＺと複素変位データZ₂の絶対値が互いに等し
いと近似すると補間データＺは次式で表わせる。

Ｚ＝r₂×（cosθ＋jsinθ） ……（４） 但しr₂＝｜x₂＋jy₂｜ この補間計算に関しては複素ドプラ変位データの絶対
値や偏角差データが急激に変化しないことを利用して様
々な方法が考えられる。例えばＺ＝Z₂・Z₂／Z₁も可能。

以上の様にして、ドプラモードの送信パルスの繰り返
し周波数の1/2に迫るドプラ偏位データに対しても偏角
差データ（この場合±180°に近くなる）と絶対値をも
とに正しい補間データを求めることが可能であり、ドプ
ラ休止期間に対しても正確に補間が行える。

発明の効果 本発明は上記実施例より明らかなように複素ドプラ偏
位データ間の偏角差データをもとに補間データを発生さ
せることにより、例えばＢモードとドプラモードが交互
に切替えられるB/Dモードにおいてドプラ休止期間にお
ける補間データを正しく求めることが可能になる。

本発明は特にドプラモードの送信パルスの繰返し周波
数の1/2に迫るドプラ偏位データに対しても正確に補間
が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるドプラ血流計のブロ
ック図、第２図は第１図に示すブロック図の動作タイミ
ングを示すタイミング図、第３図はドプラ血流計の要部
であるデータ補間手段のブロック図、第４図は従来の超
音波ドプラ血流計のブロック図、第５図は従来のデータ
補間の例を示す図である。 １……プローブ、２……送信走査回路、３……受信走査
回路、13……補間部、33……偏角差データ演算手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 反中 由直 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−25534（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内に超音波パルスを送受信して前記
   披検体内からの散乱超音波に基づき前記被検体内の散乱
   体の移動速度情報を得る超音波ドプラ血流計において、
   ドプラ送受信シーケンスに対して休止期間を発生させる
   制御手段と、連続して得られた複素ドプラ偏移データ間
   の偏角差データを求める手段と、前記偏角差データをも
   とに前記休止期間に対して補間データを発生させるデー
   タ補間手段を備えた超音波ドプラ血流計。
2. 【請求項２】偏角差データの外挿演算によるデータ補間
   手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の超音波ドプラ
   血流計。