JPH02142550A - 超音波エコー・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】 ［産業上の利用分野］ この発明は医用超音波装置に関し、特に同一の探触子及
び送受信装置を必要に応じ、エコーの強度分布を求めて
Ｂモード画像又はＭモード画像を表示する目的と、エコ
ーのドプラシフト成分を求めて血流計測又はその分布図
を求める目的とに使い分けられる超音波エコー・ドプラ
装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来超音波診断装置を、エコーの強度分布を求めてＢモ
ード画像等を表示する目的と、エコーのドプラシフト成
分を求めて血流計測等を行なう目的との両目的に使い分
けられる共用装置としては、例えば特公昭８２−４６１
７４号公報又は特公昭６２−４７５３７号公報に示され
たものがある。このような共用装置においては、まずＢ
モード像の分解能を十分に向上させるためには、送波パ
ルスは可及的に短時間でビークパワーを大きくする必要
があり、また送受信系は全体として広帯域の周波数特性
を必要とする。次にサンプル点におけるドプラシフトを
正確に、また好ましい信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎ比とい
う）にて検出するためには、送受信系の周波数帯域幅は
広過ぎず且つ狭過ぎず中庸な適当な値であることを要し
、また送波パルスの平均パワーも必要なだけ十分大きく
なければならない。この２つの多少相反する要求を満た
すため従来例の前記特公昭６２−４７５３７号公報又は
米国特許４，８１２．１７３号公報によれば、Ｂモード
イメージング用には波数の少い短かいパルス幅のパルス
を送波し、ドプラシフト検出用には波数の多い、即ち送
波時間を多少長くしたバーストパルスを送波している。

第３図は従来技術における送波パルスの波形を示す図で
ある。図において、（ア）は特公昭６２−４６１７４号
公報による送波パルスで、Ｂモードイメージ用（以下Ｂ
用という）とドプラ用（以下り用という）とが同一送波
パルスである。（イ）は特公昭Ｈ−４７５３７号公報に
よる、（つ）は米国特許４．８１２，１７３号公報によ
る送波パルスをそれぞれ示しており、いずれもＤ用はＢ
用より送波時間の長いバーストパルスとしている。しか
しながらＤ用とＢ用とを同程度の送波パワーとするため
には、パルス送波時間の長短に応じて、そのパルス振幅
を変える必要があり、Ｂ用は短いパルス幅の鋭い高電圧
のインパルス波又はステップ波を、Ｄ用は低電圧の送波
時間のやや長いバースト波をそれぞれ送波することにな
る。この手法が現在の標準的な手法で第３図の（１）に
この波形が示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のようにＢ用（Ｂモードイメージ用）及びＤ用（ド
プラ用）の共同装置においては、両方の目的の使い分け
を木目細かく行なうと、探触子に送波信号を印加し超音
波を発生させる送波ドライブ回路は、Ｄ用送波時に電力
損失による発熱を生じ、装置の小形化に支障を生ずると
いう問題がある。

第４図は送波ドライブ回路の電力損失を説明する図であ
る。即ち第３図（１）に示される波形のように、Ｂ用に
は高圧波を、Ｄ用には低圧バースト波を発生させるのに
、例えばＳｉｎｇｌｅ　ＥｎｄｅｄＰｕｓｈ−Ｐｕｌ　
Ｉ　（以下５ＥＰＰという）リニアアンプ等に正負の１
対の電源電圧から所要電力を供給すると、Ｂ用の高電圧
出力波を発生できる電源電圧のまま、Ｄ用の低電圧出力
波を長い送波時間発生させるので、第３図の斜線で示さ
れる部分に大きな電力損失が生じ、発熱の問題を発生す
る。

第５図は高圧及び低圧の２種類の電源を使用する例を説
明する図である。第４図におけるリニアアンプの使用を
中止し、２値スイツチングアンプを採用すると、Ｂ用及
びＤ用共に飽和動作、又はこれに準じた動作を行なわせ
るためには、第５図に示すように正負のＢ用高圧電源＋
ＨＶ、−ＨＶと、Ｄ用低圧電源＋ＭＶ、−ＭＶが別個に
必要となる。しかもＢ用送波とＤ用送波を交互に行なう
場合には、これらの電源電圧を送受波毎に高速に切替え
る必要があり、種々技術的な困難を伴なう。

またＢ用とＤ用に別個の送波用終段電力増幅器を設ける
のは、コストが上昇し経済的に得策でない。

このようにＢ用には高電圧で送波し、Ｄ用には低電圧で
送波する従来の送波手段は電力損失による発熱、電源の
種類の増加、終段電力増幅器の増加等の問題点があった
。

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、Ｂ用及びＤ用とも共通の電源電圧を使用して、Ｂ
用及びＤ用エコーを得るという目的を達成できる超音波
エコー・ドプラ装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この第１の発明に係る超音波エコー・ドプラ装置は、超
音波信号を送波し、その受渡信号のエコー強度分布及び
エコーのドプラシフト成分を検出して表示する装置にお
いて、前記エコーの強度分布を検出するときは、送波周
波数が直線状に変調されたチャープ波又は送波位相が符
号変調された符号変調波を送波し、前記エコーのドプラ
シフト成分を検出するときは、一定周波数のバースト波
を送波し、前記それぞれの送波信号が反射物より反射さ
れた信号を受波する送受波手段と、該送受波手段より受
波されたチャープ波又は符号変調波を受信し、パルス圧
縮を行なうパルス圧縮受信手段と、前記送受波手段より
受波されたバースト波を受信し、そのドプラシフト成分
を検出するドプラ成分受信手段と、前記送受波手段が送
波するチャープ波又は符号変調波とバースト波とを切替
え、該切替えに同期して受波信号の供給を前記パルス圧
縮受信手段とドプラ成分受信手段とに切替える切替手段
とを備えたものである。

この第２の発明に係る超音波エコー・ドプラ装置は、前
記第１の発明において、前記送受波手段が送波するチャ
ープ波又は符号変調波とバースト波とがほぼ等しい値の
振幅値を有するものである。

この第３の発明に係る超音波エコー・ドプラ装置は、前
記第１の発明又は前記第２の発明において、前記送受波
手段が送波する符号変調波が、タイムシリアルなゴーレ
イコード（Ｇｏｌａｙ　ｃｏｄｅ）であるものである。

［作　用］ この第１の発明においては、超音波信号を送波し、その
受波信号のエコー強度分布及びエコーのドプラシフト成
分を検出して表示する装置において、前記エコーの強度
分布を検出するときは、送波周波数が直線状に変調され
たチャープ波又は送波位相が符号変調された符号変調波
を送波手段により送波する。また前記エコーのドプラシ
フト成分を検出するときは、一定周波数のバースト波を
前記送波手段により送波する。そして前記それぞれの送
波信号が反射物より反射された信号を共通の受波手段に
より受波する。パルス圧縮受信手段は前記受波手段より
受波されたチャープ波又は符号変調波を受信し、パルス
圧縮を行なう。同様にドプラ成分受信手段は前記受波手
段より受波されたバースト波を受信し、ドプラシフト成
分を検出する。また切替手段は前記送波手段が送波する
チャープ波又は符号変調波とバースト波を切替え、該切
替えに同期して前記受波手段より得られた受波信号を前
記パルス圧縮受信手段とドプラ成分受信手段とに切替え
て供給する。

この第２の発明においては、前記第１の発明における送
波手段が共通の低圧電圧により駆動され、該送波手段が
送波するチャープ波又は符号変調波とバースト波の振幅
値がほぼ等しい値となる。

この第３の発明においては、前記第１の発明又は前記第
２の発明における送波手段より送波する符号変調波とし
て、タイムシリアルなゴーレイコード（Ｇｏｌａｙ　ｃ
ｏｄｅ）が使用され、受波手段より得られた受波信号は
自己相関手段によりパルス圧縮される。

［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、
図において１は水晶発振器、２は分周器、３はｌ／２分
周器、４は送波波形発生器、５はパワーアンプ、６は探
触子、７は受信アンプ、８はスイッチ回路、９は分散圧
縮型Ｂモード受信部、１０はパルスドプラ受信器、１１
は周波数分析部、１２はデジタル・スキャン争コンバー
タ（以下ＤＳＣという）、１３は表示器、１４はオーデ
ィオアンプ、１５はスピーカである。

第２図は第１図の動作を説明するだめの波形図で、同図
（ａ＞はＢ用チャープ波、（ｂ）はＤ用バースト波、（
ｅ）は（ａ）のチャープ波が直線状周波数変調であるこ
とを示す図、（ｄ）は（ｂ）のバースト波が周波数一定
の単純バースト波であることを示す図である。

第２図を参照して第１図の動作を説明する。まず本発明
の要旨は、Ｂモードイメージング用の送波信号として、
従来の高圧の単波パルス又は波数の少いバースト波に代
えて、分散圧縮型として低圧で送波時間の長い、例えば
第２図（ａ）に示されるチャープ波又は符号化位相変調
されたパルスを送波し、受波信号を受信部において整合
フィルタ（Ｍａｔｃｈｅｄ　Ｆｉｌｔｅｒ）又は自己相
関手段によりパルス圧縮し、時間幅の短い分解能の良い
受信信号を得ることである。このパルス圧縮技術は、例
えば公知文献「レーダ技術（その２）」　（第１１５頁
。

１２．４パルス圧縮レーダ、及び第１１９頁、　１２．
５符号化パルスレーダ、電子通信学会、昭和５４年６月
第９版発行、）に詳細に開示されている。従ってパワー
アンプ５は同一の低圧電源＋ＭＶ及び−ＭＶによりＢ用
及びＤ用超音波信号を共に送波することができる。第２
図（ａ）のチャープ波の振幅が、同図（ｂ）のバースト
波の振幅と同じ高さで示しであるのは、この同一の低圧
電ｉ＋ＭＶ及び−ＭＶが使用できることを意味する。

第１図の水晶発振器１は例えば１．４　Ｍ　Ｈｚの基準
波を発振し、その出力を分周器２に供給する。分周器２
は例えば入力信号１／４に分周した信号ｆ。−３，５Ｍ
ＩＩｚをリファレンスキャリアとして、パルスドプラ受
信器ｌＯに供給し、さらにこの信号ｆ。より送波繰返し
周波数に生成した送波トリガを送波波形発生器４、ｌ／
２分周器３及びパルスドプラ受信器１０へそれぞれ供給
する。１／２分周器３は送波トリガを１／２に分周し、
この分周した信号をＢ／Ｄ切替信号として、送波波形発
生器４及びスイッチ回路８へ供給する。送波波形発生器
４は前記Ｂ／Ｄ切替信号に従って、第２図（ａ）のチャ
ープ波と（ｂ）のバースト波を切替えて発生し、パワー
アンプ５に供給する。パワーアンプ５は共通の低圧電ｉ
＋ＭＶ及び−ＭＶにより、Ｂ用に必要な広帯域性とＤ用
に必要な狭帯域性の両方の送波パルスを例えば同一の５
ＥＰＰスイツチングパワーアンプにより増幅し、探触子
６に印加し超音波信号として送波する。受渡信号は前記
と同一の探触子６により受波され、受信アンプ７により
増幅され、スイッチ回路８に供給される。スイッチ回路
８は、１７２分周器３より供給されるＢ／Ｄ切替信号に
従って、その内蔵するスイッチ素子を切替え、チャープ
波が送波されたときは、受信アンプ７の出力信号を分散
圧縮型Ｂモード受信部９に接続し、バースト波が送波さ
れたときは、受信アンプ７の出力信号をパルスドプラ受
信部１０へ接続する。分散圧縮型Ｂモード受信部９は前
記公知文献に開示された方法（例えば整合フィルタを使
用する方法）により、受信信号のパルス圧縮を行ない、
時間幅の短い分解能の良いエコービデオとしてＤＳＣ１
２に供給し、記憶させる。パルスドプラ受信部ｌＯは血
流信号等のドプラシフト周波数を受信検波し、その出力
信号を周波数分析部１１及びオーディオアンプ１４へ供
給する。周波数分析部１１はドプラシフト周波数を分析
し、その分析結果をＤＳＣ１２に供給し、記憶させる。

ＤＳＣ１２は図示しない外部制御信号により、内部に記
憶したＢモードエコーによる断層像とドプラ分析結果の
データとを分離又は合成して表示器１３に表示する。オ
ーディオアンプＩ４はドプラ信号を増幅し、スピーカ１
３を駆動し、音響信号を発生させる。

この発明の特徴はパワーアンプ５が同一の低圧電源によ
りＢ用及びＤ用の２種類の超音波信号を送波できること
である。このＢ用とＤ用の切替えは従来のように電源電
圧の切替えを要しないので、きわめて高速に切替えが可
能となった。またこの切替えはＢ／Ｄｌｌ順次モードで
もＢ／Ｄ面順次モードでも、いずれにも適用が可能であ
る。

なお、上記実施例ではパルス圧縮技術として、最も一般
的な直線状に周波数を変調するチャープ波の例を示した
が、この発明はそれに限定されるものではなく、他の同
様の機能を有するもの例えば送波位相が符号変調された
符号変調波として、タイムシリアルなゴーレイコード（
Ｇｏｌａｙ　ｃｏｄｅ）等を用いてもよい。このゴーレ
イコードは下記文献にその技術が詳細に開示されている
。

’Ａｎ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆａ　５ｐｒ
ｅａｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍｅｔｈｏｄ１’ｏｒ　ｍｅｄ
ｌｅａｌ　ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｐ
ａｒｔ　ｏｎｅ：ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｓｔ
ｌｇａｔｌｏｎ、Ｐａｒｔ　ｔｗｏ：ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｐｏｓｓｉｂｌｅ　ｐｒｏｂｌ
ｅｍｓ。

（ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ３，ＪＵＬＹ　１９７９　ａｎ
ｄ　ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ１９７９Ｙ、ＴＡＫＥＵＣＨ］
） 前記符号変調波を復調する手段としては、一般に自己相
関手段が用いられ、この自己相関手段の出力からはパル
ス圧縮された高分解能のＢモードイメージ信号が得られ
る。

［発明の効果コ 以上のようにこの第１〜第３の発明によれば、超音波受
波信号のエコー強度分布を検出するときはチャープ波又
は符号変調波を送波し、エコーのドプラシフト成分を検
出するときは単純バースト波を送波するので、両送波信
号の振幅値をほぼ等しい値とすることができる。従って
両送波信号を共通の低圧電源を用いた終段電力増幅器に
より探触子を駆動し、発生させることができる。

その結果従来の終段電力増幅器の電力損失による発熱、
高圧用電源及び低圧用電源、並びに両型源の切替回路を
要する等の技術上の諸問題が解消し、超音波エコー・ド
プラ装置の経済性の向上及び性能向上の効果が得られて
いる。

【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図の動作を説明するための波形図、第３図は従来
技術における送波パルスの波形を示す図、第４図は送波
ドライブ回路の電力損失を説明する図、第５図は高圧及
び低圧の２ｇ類の電源を使用する例を説明する図である
。 図において、１は水晶発振器、２は分周器、３は１）２
分周器、４は送波波形発生器、５はパワーアンプ、６は
探触子、７は受信アンプ、８はスイッチ回路、９は分散
圧縮型Ｂモード受信部、１ｏはパルスドプラ受信器、１
１は周波数分析部、１２はＤＳＣ，１３は表示器、１４
はオーディオアンプ、１５はスピーカである。 代理人　弁理士　佐々木　宗　治 第 図 （ａ） （ｂ） 餉 図 −ＨＶ ＨＶ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波信号を送波し、その受波信号のエコー強度
   分布及びエコーのドプラシフト成分を検出して表示する
   装置において、 前記エコーの強度分布を検出するときは、送波周波数が
   直線状に変調されたチャープ波又は送波位相が符号変調
   された符号変調波を送波し、前記エコーのドプラシフト
   成分を検出するときは、一定周波数のバースト波を送波
   し、前記それぞれの送波信号が反射物より反射された信
   号を受波する送受波手段と、 該送受波手段より受波されたチャープ波又は符号変調波
   を受信し、パルス圧縮を行なうパルス圧縮受信手段と、 前記送受波手段より受波されたバースト波を受信し、そ
   のドプラシフト成分を検出するドプラ成分受信手段と、 前記送受波手段が送波するチャープ波又は符号変調波と
   バースト波とを切替え、該切替えに同期して受波信号の
   供給を前記パルス圧縮受信手段とドプラ成分受信手段と
   に切替える切替手段とを備えたことを特徴とする超音波
   エコー・ドプラ装置。
2. （２）前記送受波手段が送波するチャープ波又は符号変
   調波とバースト波の振幅値がほぼ等しい値である請求項
   １記載の超音波エコー・ドプラ装置。
3. （３）前記送受波手段が送波する符号変調波が、タイム
   シリアルなゴーレイコード（Ｇｏｌａｙｃｏｄｅ）であ
   る請求項１又は請求項２記載の超音波エコー・ドプラ装
   置。