JPS60106440A - 超音波ドプラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は超音波ドプラ法を採用する超音波ドプラ装置の
技術分野に属する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年超音波ドプラ法はＢモード断層法との併用により急
速に臨床的に使用されつつある。

ドプラ血流情報の一般的な表示法としては、テレビジョ
ン学会誌（第３５巻ｗＪ１号、第２項。

１９８１年）等に開示され、また第１図に示すように横
軸に時間、縦軸にドプラ偏移周波数（血流速度）をとり
、さらに縦軸では超音波プローブに向う血流方向を順流
（＋）、逆に遠ざかる血流方向を逆流（→として血流パ
ターンを連続的なグラフとして表示することが行なわれ
ている。

しかしながら、超音波プローブから打ち出される超音波
パルスの打ち出し周波数（以下「超音波繰返し周波数」
とい５）ｆｒの偽以上のドプラ周波数情報はサンプリン
グ定理から十分に得ることができないため、第１図（ロ
）のグラフで示すように高速血流を観測した場合超音波
繰返し周波数ｆｒの１／２以上のドプラ周波数情報がグ
ラフ上で反対側に折り返って表示されるという問題が生
じる。

これは超音波グローブに向う順流のうちの一部が逆流と
して把握されてしまうことを意味し、誤診を生じる可能
性が太きい。

〔発明の目的〕

本発明は上記した従来の超音波ドプラ法を採用した装置
の問題点に鑑みてなされたものであり、被検体内の血流
情報をドプラ信号として検出し、さらにこのドプラ信号
に基づくドプラ偏移周波数及びその分散を演算処理して
、超音波繰り返し周波数の１／２以上の周波数で血流パ
ターンの折り返しが生じた場合にこれを連続的に表示す
ることかできる超音波ドプラ装置の提供を目的とするも
のである。

〔発明の概要〕 上記目的を達成するための本発明の概要は、被検体に超
音波を送受波し、被検体内の血流情報を得てその血流情
報を表示手段によりパターン表示するようにしてなる超
音波ドプラ装置において、被検体内に超音波を送波する
とともにそのエコーを受波して電気信号に変換する超音
波トランスジューサと、前記電気信号からドプラ信号を
検出するドプラ信号検出手段と、ドプラ信号検出手段か
ら出力されるドプラ信号を周波数分析してその周波数ス
ペクトラムを得る周波数分析手段と、前記周波数スペク
トラムの平均ドプラ偏移周波数及びその分散を演算処理
し、その演算結果に基づき超音波繰返し周波数の１／／
２以上の平均ドプラ偏移周波数を判別する演算処理手段
とを備え、その判別結果を表示手段に送出するようにし
たことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図は超音波ドプラ装置のブロック図、第６図は第２
図に示す装置の動作を説明するためのタイムチャートで
ある。

第２図に示すように、超音波ドプラ装置は、超音波トラ
ンスジューサ１１、ドプラ信号検出手段１２、周波数分
析手段１′５、演算処理手段１４および表示手段１５を
有して構成される。

超音波トランスジューサ１１およびドプラ信号検出手段
１２は、たとえば次のように構成される。

第２図において、超音波トランスジューサ１１は、第６
図（Ｃ）に示すレートパルスによって動作する送受波回
路１６ｂ（例えばバースト波発生器）により駆動される
。この超音波パルスの体内からの第３図（ｅ）に示す反
射波は、超音波トランスジューサ１１で受波されて電気
信号（反射波信号）として取出され、送受波回路１６ｂ
を介してミキサ１７ａ。

１７ｂに加えられる。ミキサ１７ａ、１７ｂは、それぞ
れ入力された反射波信号を、超音波周波数ｆ。

で発振する発振回路１８の出力（連続波）およびこれを
９０°移送器１９で移相した信号と混合して、第６図げ
）のように位相検波する。これらの位相検波出力はサン
プルホールド回路２０ａ、２０ｂに入力され、ここでレ
ンジゲート回路２１からの第６図（ｄｉに示すレンジゲ
ートパルスにより第３図（ｇ）のようにサンプルホール
ドされることにより、特定の深度（レンジゲート位１ｉ
ｔ）の信号成分つまり血管内の血流で反射された信号成
分が検出される。

これらサンプルホールド回路２０ａ、２０ｂの出力は、
さらに帯域通過フィルタ２２ａ、２２ｂによって不用な
高調波信号成分および生体内の固定反射や血管壁等の比
較的ゆっくりとした動きによる不用なドツプラ信号成分
が除去されて、血流に対応するドツプラ信号成分のみが
抽出される。そして、この例では血流の順方向と逆方向
とを区別するために、帯域通過フィルタ２２ａ、２２ｂ
の出力はミキサ２３ａ、２３ｂに入力され、ここで局部
発振器２４の出力およびこれを９０°移相器２５で移相
した信号とそれぞれ混合された後、加算器２６で合成さ
れる。

周波数分析手段１３は、Ｎ生変換器２８、周波数分析器
２９およびメモｖ−ｉｙ：、ｏを有し、前記加算器２６
より出力されるドプラ信号を周波数分析してその周波数
スペクトラムを得るように構成される。この周波数分析
器２９は、ディジタルＦＦＴ演算器の場合は、周波数分
析結果を例えば１２８ビツト×８ビツトのディジタル信
号として出力する。即ち、周波数軸方向に１２８点を持
ち、各点ごとに８ビツトの分解能を持つディジタル信号
を出力する。このディジタル信号はメモリ３０に入力さ
れる。メモリ３０としては例えばランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）が用いられる。尚、第２図中、１６ａは送
受波回路１６ａを制御するためのコントロール回路、２
７は心電同期回路で、第６図（ａｌに示す心電波形に同
期した第６図（ｂ）に示す心電同期信号をレンジゲート
回路２１に供給する。演算処理手段１４は前記周波数ス
ペクトラムから平均ドプラ偏移周波数／ｄ及びその分散
σ２をリアルタイムでめるための演算器６１と、その演
算器３１により時々刻々演算される平均ドプラ偏移周波
数ｆｄ及び分散σ２を比較する比較器６２とから構成さ
れる。

演算処理手段１４の出力は前記周波数分析手段１６の出
力とともにメモリろ６に入力され、さらにメモリ３６の
出力が表示手段１５に入力されるようになっている。

次に上記構成の超音波ドプラ装置において、演（７） 算器６１はト“プラ信号の周波数スペクトラムをディジ
タル信号として格納しているメモリ６０の出力信号を受
けて下記（１）、　（２１式で示す演算を行なう。

平均ドプラ偏移周波数ｆｄは、 分散σ２は、 （Ｐｉは、ドプラ偏移周波数ｆｄｉ　のパワー振幅であ
る。） ここで平均ドプラ偏移周波数／ｄのうち順流側のものを
／ｄｆ＝逆流側のものを／ｄｒとし、時刻１゜〜ｔ６に
おける平均ドプラ周波数ｆｄｆ、ｆｄｒのパワースペク
トラム及び血流パターンの関係を示すと第４図（ａ）〜
（ｆ＋及び第５図に示すようになる。

超音波繰り返し周波数ｆｒの１／２を越える平均ドプラ
周波数ｆｄｆＣｔ３）〜／ｄｆ（ｔ５）のバワースペ（
８） クトラムの分布状態は第４図（ｃｌ　（ｄｉ　（ｅｌに
点線で示すようになり、したがって、時刻ｔ３〜ｔ５の
間の血流パターンは第５図に示すように逆流側に表示さ
れてしまう。

ここで、第４図（ｂ）〜（ｄｌに着目すると、時刻ｔ２
から時刻ｔ４へ移行するにつれて順流側の平均ドプラ偏
位周波数ｆｄｆｃｔ２）、　／、Ｈ（ｔ３）、　／、Ｈ
（ｔ４）が順次高くなる一方、逆流側の平均ドプラ偏位
周波数／ｄｒ（ｔ２）、　／ｄｒ（ｔ３）、　／ｄｒ（
ｔ４）は順次（−−ｆ−ｒ−）に接近する。

そこで、順流側及び逆流側の平均ドプラ偏移周波数ｆｄ
ｆ、／ｄｒのパワースペクトラムの分散σｆ２゜σ、２
を比較器６２に入力して予め設定した所定のレベルにと
の比較を行なう。これを式で示せば（３）式に示す゛よ
５になる。

σｆ２＜ｋ、σｒ２＜ｋ（３） そして、’（ａ）式が成立することを条件とし、さらに
演算器６１により演算した／ｄｆ（ｔａ）−７ａｆ（ｔ
２）−／ｄｒ（ｔ３）、　ｆｄｒＣｔ４）を比較器３２
において比較して下記（４１，（５１式の成立するよう
な時刻ｔ３を検出する。

同様にして第５図の時刻ｔ５を比較器３２において検出
する。

このようにして演算処理手段１４により超音波繰返し周
波数の１／！を越える平均ドプラ周波数ｆｄｆが出現す
る時刻ｔ３〜ｔ５を検出し、その検出結果をメモリ６３
に入力する。

そして、メモリ６６からの入力に基づき表示手段１５は
第６図に示すように時刻ｔ３〜ｔ５の区間だけ逆流側に
表われる血流パターンを順流側に表示する。

したがって、血流パターンは第６図に示すように継がっ
て表示されることになり、超音波繰返し周波数の１／２
を越えるドプラ信号成分を持つ高速血流も正確に把握す
ることかできる。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、第
６１回日本超音波医学会講演論文集（１９７７年発行）
、第１８６頁以降に開示されている２次元表示による血
流イメージング装置についても適用できるものである。

この血流イメージング装置においても、超音波繰り返し
周波数の１／２以上のドプラ信号は順流側が逆流側に折
り返されて表示され、順流を赤色で逆流を青色とした場
合には赤色部分の一部が逆流側に表われることになるが
、本発明によればかかる問題点を解消することができる
。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、被検体内の血流に基づく
ドプラ信号のパワースペクトラムの平均周波数及び分散
を演算処理手段によりリアルタイムで演算処理し、超音
波繰返し周波数の１／２を越えるドプラ周波数の折り返
しを判別することにより、血流パターンの継続表示が可
能となったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波ドプラ装置における血流パターン
を示すグラフ、第２図は本発明の実施例のブロック図、
第６図（ａｌ乃至第６図（ｇ）はそれぞれ第２図に示す
装置の動作を説明するためのタイムチャート、第４図（
ａ）乃至第４図（ｆｌはそれぞれ血流パターンの折り返
りを示すための説明図、第５図は第４図（ａ）乃至第４
図（ｆ）に対応する血流パターンを示す説明図、第６図
は第２図に示す装置による血流パターンを示す説明図で
ある。 １１・・・超音波トランスジューサ、１２・・・ドプラ
信号検出手段、１６・・・周波数分析手段、１４・・・
演算処理手段、１５・・・表示手段。 ０　Ω　Ｑ　−ｏ　Φ　に　σ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に超音波を送受波し、被検体内の血流情報を得て
   その血流情報を表示手段によりパターン表示するように
   してなる超音波ドプラ装置において、被検体内に超音波
   を送波するとともにそのエコーを受波して電気信号に変
   換する超音波トランスジューサと、前記電気信号からド
   プラ信号を検出するドプラ信号検出手段と、ドプラ信号
   検出手段から出力されるドプラ信号を周波数分析してそ
   の周波数スペクトラムを得る周波数分析手段と、前記周
   波数スペクトラムの平均ドプラ偏移周波数及びその分散
   を演算処理し、その演算結果に基づき超音波繰返し周波
   数の１／２以上の平均ドプラ偏移周波数を判別する演算
   処理手段とを備え、その判別結果を表示手段に送出する
   ようにしてなる超音波ドプラ装置。