JPS6129735B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波診断装置に係り、特に、検体に
対しＭモードの測定とドツプラー効果による流速
測定とを併せ行ない得る超音波診断装置に関す
る。

近年、人体等の検体に超音波を入射し、その反
射波、透過波あるいは散乱波から検体情報を計
測、表示する超音波診断装置が、Ｘ線撮影装置に
比し無侵襲性、危険が少ない等の特長を背景に急
速に普及してきた。

かかる超音波診断装置には従来より測定、表示
方法に応じて各種あつたが、そのうちの一つに探
触子を検体に音響的に接触固定させ、これより超
音波を発射して検体内の音響インピーダンスが互
いに異なる各媒質境界の夫々から反射させ、この
反射波を探触子で受信して電気信号に変換し、電
気信号レベルで輝度変調をかけてデイスプレイ上
に反射位置を表示させ、次に再度超音波を発射し
てその時の反射位置を異なつた走査線上に表示す
るという動作を一定時間間隔で繰り返すことによ
り、検体内の反射位置の時間的変化を表示するＭ
モードの超音波診断装置があつた。このＭモード
の超音波診断装置によれば、心臓の弁の動きなど
を観察することができ、例えばデイスプレイ上に
は第１図に示す如く表示を行なう。

また従来の超音波診断装置には、検体内の運動
する媒体に超音波を照射し、その照射超音波と反
射超音波との間にドツプラー効果によつて生じた
周波数のずれを計測して運動する媒体の動きを測
定するものもあつた。このドツプラー効果を利用
した超音波診断装置によれば、検体が生体のとき
には血流速度の測定などに用いることができる。

しかるに、従来、上記のＭモードやドツプラー
効果を利用した超音波診断装置は、検体に対し一
方向からしか測定ができず、またＭモードとドツ
プラー効果を利用したものとでは、検体情報を最
適に測定、表示し得る位置が異なつていた（例え
ば、検体が人体等のときは、Ｍモード超音波診断
装置の探触子位置は第２〜第４肋骨間が良く、ド
ツプラー効果を利用したものでは心尖方向からが
良い。）ため、両者は夫々単独で使用するのが通
常であつた。

しかし、上記のＭモード超音波診断装置及びド
ツプラー効果を利用した超音波診断装置を併用す
ることは、検体情報が単独で使用する場合に比
し、より有用で、より正確なものとなるために、
従来より切望されていた。

本発明の目的は、Ｍモード用の探触子とドツプ
ラー効果利用検体情報測定用探触子とを夫々別々
に有することにより、上記の要求を満たす超音波
診断装置を提供するにある。

本発明は検体内に超音波を発射し、かつ、その
反射波を受信して電気信号に変換する第１の探触
子と、検体内の運動する媒体に第１の超音波とは
異なる質に選定された超音波を照射し、かつ、そ
の反射波を受信して電気信号に変換する第２の探
触子と、第１及び第２の探触子を夫々駆動すると
共に一方の探触子の受信信号からＭモードの測定
を行なう制御部と、一方又は両方の探触子の受信
信号からドツプラー効果による信号変動を抽出し
て上記運動する媒体の速度を測定する速度検出部
と、測定情報を可視出力する出力部とを備え、第
１及び第２の探触子によりＭモードの受信信号と
速度の測定用受信信号とを得るようにしたもので
あり、以下その一実施例につき説明する。

第２図は本発明装置の一実施例のブロツク系統
図を示す。同図中、１は検体で、第１の探触子２
ａ、第２の探触子２ｂが夫々音響的に接触されて
いる。ここで探触子２ａ，２ｂは互いに同一平面
上を移動自在に構成されており、両者の超音波は
例えば検体１内の血管３に照射される。探触子２
ａ，２ｂからの超音波Ａ，Ｂが血管３内にて交叉
する角度θは、ポテンシヨメータ等の角度検出器
４によつて検出され、また両超音波Ａ，Ｂの交点
は交点演算部５によつて演算処理により求められ
る。この演算は公知の幾何学的公式を用いて行な
われる。

また探触子２ａ，２ｂは制御部６内の送受信タ
イミング制御部６１よりの信号により動作制御せ
しめられる信号送受回路部７ａ，７ｂの出力信号
により、所定のタイミングで超音波を発射し、そ
の反射波を受信し、音響−電気変換を行なう。信
号送受回路部７ａ，７ｂは共に同様の構成とされ
ており、送信アンプ７１、受信アンプ７２、フイ
ルタ７３等よりなる。ただし、探触子２ａ，２ｂ
より発射される超音波Ａ，Ｂは、互いに相異なる
質（周波数、波形、パルス列等）に特徴づけられ
ており、同時に送受信されても所望の反射波を弁
別分離できるように、上記の信号送受回路部７
ａ，７ｂ内のフイルタ７３の特性は相異なるもの
とされている。

まず、信号送受回路部７ａ，７ｂ内の送信アン
プの出力信号により探触子２ａ，２ｂが駆動さ
れ、これより互いに質の異なる超音波Ａ，Ｂが検
体１内の血管３方向へ発射される。ここで、第２
図に示す如く超音波Ａは血管３を略直交する如き
方向で発射され、一方、超音波Ｂは血管３内の血
液の流れる方向に略平行な方向で発射される。こ
れは、後述する超音波ＡによるＭモードの表示と
超音波Ｂによる血流速度測定とを夫々最適位置で
行なうためである。

超音波Ａ，Ｂの各反射波は探触子２ａ，２ｂで
受信され、ここで音響−電気変換された後信号送
受回路部７ａ，７ｂ内の受信アンプを経てフイル
タに印加され、ここで本来受信すべき反射波の受
信信号のみが分離抽出される。例えば、超音波
Ａ，Ｂとして異なる周波数のものを使用した場合
は、信号送受回路部７ａ内のフイルタは超音波Ａ
の周波数（例えば2MHz）のみを通過させる帯域
フイルタが用いられ、信号送受回路部７ｂ内のフ
イルタ７３は超音波Ｂの周波数（例えば1MHz）
のみを通過させる帯域フイルタが用いられる。ま
た、超音波Ａ，Ｂとして異なる波形（波幅、形
状）のものを使用した場合は、信号送受回路部７
ａ，７ｂ内のフイルタは超音波Ａ，Ｂの各波幅又
は形状の相違を弁別するフイルタが用いられる。
更に、超音波Ａ，Ｂとして異なる周期のパルス列
の超音波を用いた場合は、上記のフイルタはパル
ス列の周期の相違を弁別するフイルタが用いられ
る。

このようにして、信号送受回路部７ａからは超
音波Ａの反射波の受信信号のみが分離抽出され、
一方、信号送受回路部７ｂからは超音波Ｂの反射
波の受信信号のみが分離抽出される。信号送受回
路部７ａの出力受信信号は、ドツプラー血流検出
部８ａ及び切換スイツチSW₃の接点ロに印加され
る。他方、信号送受回路部７ｂの出力受信信号は
ドツプラー血流検出部８ｂに供給される。

ドツプラー検出部８ａ，８ｂは夫々血管３内の
血液の流速を、ドツプラー効果によつて生じた周
波数のずれから求める公知の検出部である。ここ
で、ドツプラー血流検出部８ｂに供給される受信
信号は、血流方向に略平行な超音波Ｂの反射波よ
り得たものであるから、ドツプラー効果が最適に
適用できるので、ドツプラー血流検出部８ｂは正
確な血流測定結果を得ることができる。一方、ド
ツプラー検出部８ａに供給される受信信号は、前
記超音波Ａの反射波より得たものであるから、ド
ツプラー効果をあまり期待できず、ドツプラー血
流検出部８ａでは精度の低い血流測定結果が得ら
れる。

ドツプラー血流検出部８ａ，８ｂの血流速の検
出は、交点演算部５の出力信号が供給されるサン
プリング位置設定部９の出力信号により超音波
Ａ，Ｂの交点位置の血流速度について行なわれ
る。勿論、サンプリング位置設定部９により血流
速度検出位置を超音波Ａ，Ｂの伝搬路上の任意の
位置にも設定することができる。

ドツプラー検出部８ａ，８ｂの出力信号は交点
演算部５の出力信号と共にベクトル演算部１０に
供給され、ここで血流速のベクトルが計算により
算出される。すなわち、この血流速のベクトルの
大きさ及び角度は第３図に示す如く、超音波Ａに
よるドツプラー検出結果がａ、超音波Ｂによるド
ツプラー検出結果がｂのときには、超音波Ａ，Ｂ
の交角をθとすると次式のＸ及びαで表わされ
る。

このベクトル演算部１０の算出結果は切換スイ
ツチSW₁の接点ロに供給される。切換スイツチ
SW₁は接点イ，ロを有しており、、接点イにはド
ツプラー血流検出部８ｂの出力信号が供給され
る。またSW₂も切換スイツチで、接点イは空接点
とされており、接点ロには切換スイツチSW₃の可
動接片より取り出された信号が供給される。

ここで、いまＭモードの表示と血流速度の表示
とを行なう場合につき説明するに、このときは切
換スイツチSW₁は接点イに、また切換スイツチ
SW₂及びSW₃は夫々接点ロに接続される。これに
より、信号送受回路部７ａより取り出された受信
信号は、切換スイツチSW₃，SW₂を夫々経て表示
記録部１１に供給され、ここで血管３のＭモード
の表示が行なわれ、血管３の伸縮の様子が表示さ
れる。一方、これと同時に、ドツプラー検出部８
ｂより取り出された出力信号が切換スイツチSW₁
を経てサンプリング位置設定部９の出力信号と共
に表示記録部１１に供給され、ここで血管３の探
触子２ｂの超音波による血流速度の測定結果の表
示が行なわれる。

この場合、Ｍモード表示上に血流速度測定点を
更に表示するときには、表示記録部１１における
Ｍモード表示の走査線と探触子２ｂから得られる
流速測定用受信信号の表示の走査線とを夫々斜交
又は直交するように予め設定し、両走査線の交点
をＭモードの表示画面に表示してこれを血流速度
測定点とすることができる。従つて、この場合に
は、第４図にで示すＭモードの表示中に、で
示す血流速度の表示とで示す速度測定点の表示
を行なうことができる。またこの時、両走査線の
交点が自動的に血流速度測定点となる如く制御す
るようにしてもよい。

次に探触子２ａの超音波を用いたＭモードの表
示と同時に、そのＭモードの測定点と同一の点で
の血流速度ベクトルの表示を行なう場合の動作に
つき説明するに、このときは切換スイツチSW₁，
SW₂，SW₃はいずれも接点ロ側に接続される。こ
れにより、表示記録部１１には信号送受回路７ａ
の出力受信信号が供給されると同時に、ベクトル
演算部１０の出力信号が供給されてＭモードの測
定点での血流速度ベクトルの表示を行なう。この
場合は、血管３の血流速度の測定結果がより正確
なものとなるという特長がある。

次に表示記録部１１における表示方法の各実施
例につき説明する。まず、第１の表示方法として
はＭモードの表示走査線上の血流速度測定点の表
示点を基点として、血流速度又は血流速度ベクト
ルの大きさと角度を表示の時間軸に対して垂直方
向上に表示する。この場合、血流速度は第４図に
で示す如くに表示され、血流速度ベクトルの大
きさは第５図にで、またその角度は同図にで
示す如くに表示される。ここで、第４図及び第５
図中、はＭモードの表示、は速度測定点の表
示を示す。

また第２の表示方法は、Ｍモードの表示、血流
速度の表示、血流速度ベクトルの大きさ、角度を
すべて異なる色で表示する方法である。更に第３
の表示方法は、第６図に示す如く上記血流速度の
表示測定点を基点として、血流速度ベクトルの
大きさが長さに比例し、その角度が方向に比例す
るような矢印を表示する方法である（矢印は線分
その他の図形でもよい）。この場合はＭモードの
走査線の方向を基準とすると直観的に理解し易
い。勿論、ベクトル表示の矢印、線分その他の図
形をＭモードの表示と色別表示することもでき
る。また特定時間間隔毎にベクトル表示の上記矢
印、線分その他の図形を記録してもよい。これは
連続表示をすると前の表示部分と重なり合つて見
苦しくなることを防止するためである。

以上の表示記録部１１の表示、記録は、第２図
中の制御部６内の送受信タイミングに同期した表
示制御部６２の出力制御信号により行なわれる。
なお、切換スイツチSW₂を接点ロに接続した場合
において、切換スイツチSW₁を接点イに接続した
ときには血管３の血流速度のみの表示が行なわ
れ、またSW₁を接点ロに接続したときには血流速
度ベクトルのみの表示が行なわれることは第２図
より明らかである。

また血管３の血流速度は一様ではなく（層流で
は放物線分布とされている）、平均速度を求める
必要があるが、ドツプラー効果により得られた速
度ベクトルＸ等から平均速度を求めることは一般
に知られているので説明を省略した。

上述の如く、本発明によれば、第１の探触子の
受信信号からＭモードの測定を行ない、第２の探
触子の受信信号からドツプラー効果により運動す
る媒体の速度を測定するようにしたから、第１及
び第２の探触子を各々Ｍモードの測定、表示に最
も適当な位置と、速度測定、表示に最も適当な位
置とに振り分けることができ、また表示記録部に
おけるＭモード表示の走査線と流速測定用受信信
号の表示の走査線とを夫々斜交又は直交するよう
に予め設定して両走査線の交点を表示するように
したから、Ｍモード表示上に流速測定点を表示す
ることができ、更に、第１及び第２の探触子の受
信信号の夫々をベクトル演算して流速を測定表示
するようにしたので、第２の探触子の受信信号の
みを用いた場合に比しより正確な流速情報を得る
ことができ、また上記流速測定点の表示部分を基
点として流速ベクトルの大きさ、角度に大きさ、
方向が比例して変化する図形を表示した場合、直
観的に流速の大きさ、方向を理解することがで
き、Ｍモード表示と流速表示とを夫々単独で行な
うよりも、より有用で正確で、迅速な診断ができ
る等の特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭモードの表示の一例を示す図、第２
図は本発明装置の一実施例を示すブロツク系統
図、第３図は第２図中のベクトル演算部の演算方
法を説明する図、第４図、第５図及び第６図は
夫々本発明装置における各表示態様を示す図であ
る。 １……検体、２ａ，２ｂ……探触子、３……血
管、４……角度検出器、６……制御部、７ａ，７
ｂ……信号送受回路、８ａ，８ｂ……ドツプラー
血流検出部、９……サンプリング位置設定部、１
０……ベクトル演算部、１１……表示記録部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検体内に超音波を発射し、かつ、その反射波
   を受信して電気信号に変換する第１の探触子と、
   該検体内の運動する媒体に該第１の探触子からの
   反射波とは異なる質に選定された超音波を照射
   し、かつ、その反射波を受信して電気信号に変換
   する第２の探触子と、該第１及び第２の探触子を
   夫々駆動すると共に該一方の探触子の受信信号か
   らＭモードの測定を行なう制御部と、一方又は両
   方の探触子の受信信号からドツプラー効果による
   信号変動を抽出して上記運動する媒体の速度を測
   定する速度検出部と、測定情報を可視出力する出
   力部とを備え、該第１及び第２の探触子によりＭ
   モードの受信信号と速度の測定用表示受信信号と
   を得ることを特徴とする超音波診断装置。 ２ 該出力部はＭモードの表示用走査線と該速度
   検出部の出力信号表示用走査線とが夫々斜交又は
   直交するように各表示を行なうものであり、該出
   力部の両走査線の交点をＭモードにより測定され
   た検体中の領域の該速度測定点として表示するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音
   波診断装置。 ３ 速度検出部は該第１及び第２の探触子の受信
   信号から夫々ドツプラー効果により上記運動する
   媒体の速度を各別に測定して得た結果より該速度
   のベクトルを演算する検出及び演算部を有すると
   ともに、出力部はＭモードの表示と速度測定結果
   を表示するよう構成されてなり、Ｍモードの表示
   と上記運動する媒体の速度ベクトルの表示とを
   夫々同時に行なうことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の超音波診断装置。 ４ 可視光出力部は、Ｍモード測定情報と、該Ｍ
   モード測定情報以外の速度に関する測定情報と
   を、色の相違又は位置の相違のうち少なくとも１
   つで区別して出力するものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第３項のうちいずれ
   か一項記載の超音波診断装置。 ５ 可視光出力部は、該測定されたベクトル情報
   を、回転角度とベクトルの大きさとを示すパター
   ン又は該ベクトル情報に対応した方向及び大きさ
   を有する表示パターンのうち何れか一方により表
   示することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のうちいずれか一項記載の超音波診断装
   置。