JPS624974B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パルスドツプラ法により血流速度等
の血流の状態も観測できる超音波診断装置に関す
る。

超音波パルスを生体内に送波し、その反射波か
ら得た信号を処理して断層像を得る超音波診断装
置は、従来から知られている。一方、生体内の血
液の移動（血流）状態をパルスドツプラ法により
知る超音波血流計も従来から知られている。この
装置によれば血流速度等を知ることができるが、
それは生体内のどの部位のものか詳しく知ること
はできない。そこで、この超音波血流計に断層像
も見ることができる超音波診断装置が最近開発さ
れつつある。

ところで、このような超音波診断装置では断層
像を表示する為の信号を得る断層像走査と、血流
速度を検知する為のドプラ信号を得るドプラ走査
とを交互に繰り返すことが考えられている。送波
された超音波パルスは生体内の深部へ行く程減衰
するので断層像を表示する場合は例えば20cm程度
の反射波信号を利用している。しかしながら20cm
より深いところからも微弱ながら残留反射波がも
どつてくる。ドプラ信号は断層像反射波信号より
も40dB程度も小さいのでこの残留反射波の影響
を受ける。このためドプラ信号を得る反射波信号
にこの残留反射波が混入すると正確な血流情報が
得られないという問題点がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、血流速度等の血流情報が正確に検
知できる血流観測可能な超音波診断装置を提供す
ることを目的とする。

以下、本発明の実施例について述べる。

まず、超音波振動子に印加するパルス電圧を、
断層像を得る断層像走査時にはドプラ信号を得る
ドプラ走査時よりも小さくすることにより、断層
像を得る際の送信音圧を抑圧する本発明の一実施
例について説明する。第１図にこの実施例の装置
の構成を示す。基準パルス発生器１１において発
生所定周期の基準パルス（レートパルス）は、ス
イツチＳ１〜Snを通つて可変遅延回路Ｄ１〜Dn
を通り、各々所定の遅延を与えられる。これらの
可変遅延回路Ｄ１〜Dnの与える遅延時間は、後
述するように超音波の送受波方向により定まり、
これらは走査制御回路１２によつて制御される。

各可変遅延回路Ｄ１〜Dnにおいて所定の遅延
を与えられた基準パルス、即ち各遅延パルスは、
スイツチSW１〜SWnを通り夫々対応する駆動パ
ルス発生器（パルサー）Ｐ１〜Pnにおいて高電
圧の駆動パルスに変換され、各超音波振動子Ｔ１
〜Tnに印加される。このとき、走査制御回路１
２の制御により断層像用の反射信号を得る為の駆
動パルスか、ドツプラ信号を得る為の駆動パルス
かによつて、各駆動パルス発生器Ｐ１〜Pnにお
ける高電圧が変えられる。即ち、前者の駆動パル
ス電圧は後者のそれよりも低く抑えられる。この
駆動パルス発生器の詳細は後述する。

このようにして超音波振動子Ｔ１〜Tnから送
波された超音波パルスは、上記遅延時間に対応し
た或る特定の方向において位相が合い、この方向
に超音波パルスが送波されたことになる。反射超
音波は再びこれらの超音波振動子Ｔ１〜Tnによ
り受波される。このとき、スイツチＳ１〜Sn及
びスイツチSW１〜SWnは、実線の位置から点線
の位置に切り換えられている。したがつて、上記
の超音波振動子Ｔ１〜Tnにより受波された信号
は、再び同じ可変遅延回路Ｄ１〜Dnにより所定
の遅延を与えられて合成回路１３にて合成され
る。可変遅延回路Ｄ１〜Dnは、この受波のとき
も送波と同じ遅延時間を与える状態になつている
ので超音波パルスを送波した方向からの反射超音
波を受波したことになる。

合成回路１３において合成された反射信号は、
断層像表示の場合には振幅検出回路１４にて振幅
の検出がなされ、表示装置１５に輝度変調信号と
して供給される。

一方、ドツプラ信号を得る場合には、位相検出
回路１６で送波した超音波パルスの信号との位相
差を検出し、血流の速度を表示装置１５に表わ
す。

第１図の駆動パルス発生器Ｐ１の一回路構成を
第２図に示す。この駆動パルス発生器Ｐ１は、ス
イツチSW１を通つて入つてくる遅延パルスのタ
イミングにおいて、超音波振動子Ｔ１を駆動する
高電圧を発生させる回路であり、インバータI₁、
並列接続されたコンデンサC₁及び抵抗R₁、トラ
ンジスタQ₁、抵抗R₂、コイルＬ、コンデンサ
C₂、抵抗R₃とから成る。この駆動パルス発生器
Ｐ１はインバータI₁で遅延パルスを反転し、スイ
ツチング作用を有するNPN形のトランジスタQ₁
に入れる。コンデンサC₁はスピードアツプコン
デンサである。

抵抗R₂は電源電圧Ｖに接続されているから通
常、コンデンサC₂は図示の極性に充電されてお
り、トランジスタQ₁に正パルス（遅延パルス）
が入るとこのトランジスタがオン状態となり、抵
抗R₃には矢印方向の電流が流れこの高電圧負極
性のパルスが超音波振動子Ｔ１に印加される。電
源電圧Ｖは断層像用のパルスを送波する場合には
ドツプラ信号を得る場合の電圧V₁よりも低い電
圧V₂を発生する。

このように、各駆動パルス発生器Ｐ１〜Pnの
電源電圧Ｖは、V₁又はV₂に変化する。この電圧
制御は走査制御回路１２においてなされる。この
一回路構成例を第３図に示す。ダイオードD₁，
D₂がアース一出力端子間に直列接続されてお
り、ダイオードD₂には直流電圧V₂が印加されて
おり、ダイオードD₁に並列に抵抗R₁₁が接続さ
れ、NPN形のトランジスタQ₁₁のコレクタに接続
されている。

このトランジスタQ₁₁のエミツタと出力端子間
にはV₁−V₂の直流電圧が印加されており、その
ベースにはコンデンサC₁₁と抵抗R₁₂が並列接続さ
れている。この他端はNPN形のトランジスタQ₁₂
のコレクタに接続され、このコレクタ端は抵抗
R₁₃を介して直流電源E₁に接続されている。トラ
ンジスタQ₁₂のベースは抵抗R₁₄を介してエミツタ
に接続されている。又このベースは抵抗R₁₅，R₁₆
を介して直流電源E₂に接続されている。抵抗
R₁₅，R₁₆の接続点はフオトカツプルゲートPHに
接続され、これは抵抗R₁₇を介して直流電源E₃
に、又インバータI₁₁の出力端子に接続されてい
る。

インバータI₁₁に負のパルスが入ると、このパ
ルスは反転されフオトカツプルゲートPHを介し
てトランジスタQ₁₂に入り、この正パルス印加時
には、トランジスタQ₁₂はオン、したがつてトラ
ンジスタQ₁₁はオフとなり、出力端子ＶにはV₂が
出力される。一方、インバータI₁₁の入力がゼロ
のときにはトランジスタQ₁₁はONとなり、出力端
子ＶにはV₁が出力される。

次に、この本発明の実施例の動作を第４図及び
第５図により説明する。

基準パルス発生器１１では第５図ａに示すよう
な例えばレート周波数4KHzのパルス列を発生す
る。送波の時には可変遅延回路Ｄ１〜Dnの前後
のスイツチは実線の位置にある。まず最初は第４
図の超音波送受波方向を示す図において超音波ビ
ームｌ１の方向に超音波が送受波されるように走
査制御回路１２によつて可変遅延回路Ｄ１〜Dn
の遅延時間が設定されている。したがつて、基準
パルス発生器１１より出力された基準パルス（レ
ートパルス）ｔ１は各可変遅延回路Ｄ１〜Dnに
て所定の遅延を与えられ、各駆動パルス発生器Ｐ
１〜Pnに供給され、高電圧の駆動パルスとな
る。

ところで、このとき走査制御回路１２内の第３
図に示した制御部のインバータI₁₁には第５図ｂ
に示すようなパルス列が入つている。したがつ
て、この送波時にはインバータI₁₁の入力は負の
パルスが入つており、Ｖ端子にはV₁よりも低い
V₂の電圧が出力され（第５図ｃ）、各駆動パルス
発生器Ｐ１〜Pnに供給される。結局、このとき
V₂の駆動パルスが超音波振動子Ｔ１〜Tnに印加
され、第４図の超音波ビームｌ１方向に断層像を
得る為の断層像走査の超音波パルスが送波され
る。

受波時には、可変遅延回路Ｄ１〜Dn前後のス
イツチは点線側に倒されており（図示していない
が、走査制御回路１２により制御される。）、超音
波振動子Ｔ１〜Tnにより受波された反射超音波
は送波の時と同じ遅延時間を与える可変遅延回路
Ｄ１〜Dnを通り、合成回路１３にて合成され
る。その後、この合成信号は振幅検出回路１４に
て振幅検出（検波）されて表示装置１５に表示さ
れる。

次に、可変遅延回路Ｄ１〜Dn前後のスイツチ
は再び実線側に倒されると共に、可変遅廷回路Ｄ
１〜Dnの各遅廷時間は、超音波の送受波方向が
第４図の超音波ビームＬの方向となるように設定
される。したがつて、基準パルス発生器１１出力
の次の基準パルスt₂は可変遅延回路Ｄ１〜Dnに
より所定の遅延を与えられ各遅延パルスとなり、
駆動パルス発生器Ｐ１〜Pnに供給される。この
とき、第３図のインバータI₁₁の入力は０とな
り、Ｖ端子出力はV₁となる。したがつて、駆動
パルス発生器Ｐ１〜PnからV₁の駆動パルスが出
力され、超音波振動子Ｔ１〜Tnに印加される。
こうして、ドプラ信号を得る為のドプラ走査の超
音波パルスが第４図の超音波ビームＬの方向に送
波される。受波時には可変遅延回路Ｄ１〜Dn前
後のスイツチは点線側に倒されており、したがつ
て上記超音波パルスの反射超音波は再び超音波振
動子Ｔ１〜Tnにより受波され同様の遅延を与え
られ合成回路１３で合成される。この合成信号
は、位相検出回路１６にて位相検出され、表示装
置１５において血流の速度等が表示される。

同様にして、順次l₂，Ｌ，l₃，Ｌ，…の方向に
超音波の送受波がなされ血流速度と断層像の表示
がなされる。

上記実施例では駆動パルス発生器（パルサ）の
電圧を変えることにより送信音圧を変えた、即ち
断層像を得るときの駆動パルスの電圧を低くする
ことにより、このときの送信音圧を抑制した。

しかしこれに限らず本発明では他の方法によつ
て断層像を得るときの送信音圧を抑圧するように
してもよい。例えば第５図ｄに示すようにドツプ
ラ信号を得るときは超音波振動子に印加する駆動
パルスとして３サイクルのバースト波を用い、断
層像を得るときには２サイクルのバースト波を用
いることにより、断層像を得るときの送信音圧を
抑制することができる。

以上述べたように本発明によれば、断層像を得
るときには超音波パルスの送信音圧を抑制するの
で残留反射波も十分小さくなる。従つてこのとき
の反射波がドツプラ信号を得るときの反射超音波
に混入することは少なく、たとえ混入してもその
レベルは非常に低いから常に正確な血流情報が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の構成図、第２図は第
１図における駆動パルス発生器の回路構成の一例
を示す図、第３図は第１図における走査制御回路
の一部の回路構成の一例を示す図、第４図は第１
図における装置の超音波ビーム方向を示す図、第
５図は本発明の実施例の回路動作説明図である。 １１……基準パルス発生器、１２……走査制御
回路、１３……合成回路、１４……振幅検出回
路、１５……表示装置、１６……位相検出回路、
Ｓ１〜Sn，SW１〜SWn……スイツチ、Ｄ１〜
Dn……可変遅延回路、Ｐ１〜Pn……駆動パルス
発生器、Ｔ１〜Tn……超音波振動子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波ビームに沿つて生体内に超音波パルス
   を送波してその超音波パルスの反射波を受波する
   超音波振動子と、所定方向の血流に向けてこの超
   音波ビームを走査するドプラ走査と、順次この超
   音波ビームの方向を変えながら走査する断層像走
   査とを交互に繰り返す走査制御部と、ドプラ走査
   より断層像走査の超音波パルスの送信音圧を抑制
   する送信音圧抑制部と、ドプラ走査によつて得ら
   れた反射波信号を位相検出し、前記血流の速度を
   求める位相検出部と、断層像走査によつて得られ
   た反射波信号を振幅検出し、断層像を表示する信
   号を得る振幅検出部と、前記位相検出部及び振幅
   検出部と接続され前記血流の速度及び断層像を表
   示する表示部とを備えたことを特徴とする超音波
   診断装置。 ２ 前記送信音圧抑制部は断層像走査部にはドプ
   ラ走査より低い電圧の駆動パルスを前記超音波振
   動子に印加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 前記送信音圧抑制部は断層像走査時にはドプ
   ラ走査より少ないサイクル数のバースト波を前記
   超音波振動子に印加する特許請求の範囲第１項記
   載の超音波診断装置。