JPH04176447A

JPH04176447A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH04176447A
Application number: JP30394490A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Okamoto; 岡本　勇三
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1992-06-24
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JP2863624B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、冠血流の異常を正確にとらえることができる
超音波診断装置に関する。

（従来の技術）近年心臓血管系の死亡率が高まっている。例えば、心筋
梗塞は冠状動脈の血流（冠血流）が阻害されたときに心
筋の一部の動きかにふくなって起きる。そして長時間（
数分〜数時間）心筋に血液が来ないと心筋は致命的なダ
メージを受けて動かなくなる。

心筋梗塞の８３．９％は、冠状動脈主要分枝に９０％以
上の内腔狭窄あるいは完全閉塞が認められるという報告
があるか、心筋梗塞において外科的治療法を考慮する場
合は、この冠状動脈の狭窄と閉塞の状態を明らかにする
ことか手術方法の選択に当り必須とされている。

また、冠状動脈の血行が妨げられたときに起こる一般的
な症状に狭心症がある。そして狭心症など冠動脈の血流
疎外によって心筋の動きの異常をきたす症例は虚血性心
疾患（１ｓｃｈｅｌＩｌｉａ）と呼ばれるが、この中で
安静時には痛みなどの徴候が全くなく運動などの負荷が
あったときに突然虚血性心疾患になって急死する場合が
ある。

これは無痛性（サイレント；　５ｉｌｅｎｔ）虚血性心
疾患と呼ばれるが、増大の傾向を示しており社会問題と
もなっている。そこで心電図の２４時間モニタや運動負
荷テストによって事前に発見する努力がなされているが
、無痛性冠状動脈症の早期発見と予防のためには、この
ような運動負荷心電図法と並んで、前述の心筋梗塞の場
合におけるような冠状動脈の狭窄と閉塞の状態を明らか
にすることも有用である。

ところか、大動脈の第１分枝で右と左に別れ、心室と心
房の間を鉢巻き状に取巻く冠状溝を走る冠血流は、血管
の７５％が狭窄しても、安静時には有意の血流減少とし
ては現れないとされている。

そこで狭窄部位と正常血管支配域を区別し、無痛性虚血
性心疾患を発見するために、例えば運動負荷により冠血
流のへテロジーニティ　（ｈｅ＋ｅ＋ｏｇｅ−ｎｅｉｔ
ｙ：血流の速いところと遅いところ）を生じさせ、これ
による心筋の変化を超音波画像でとらえるストレスエコ
ー検査が行われてきた。この検査は、冠血行再手術をし
た人の予後の診断にも使われる。

ストレスエコー検査のための負荷には、ベルトコンベア
の上を歩くなど運動負荷によるもの、冠拡張剤を投与す
る薬剤負荷によるもの等がある。

そして、負荷前の心臓の長袖・短軸、負荷後の長袖・短
軸の超音波画像（動画像）を比較する。そのために、モ
ニタの画面はマルチフレームとして例えば４画面に分割
し、これらの画面を同時に再生表示する。

すなわち、負荷の前後において、冠血流のへテロジーニ
ティの一つの指標となる心臓の長袖・短軸について、そ
れぞれ計４回、データ（超音波画像）を心電図（Ｅ　Ｃ
Ｇ）同期で数心拍分、１心拍間では例えば第５図に示す
ように、３０フレ一ム／秒のフレームレートで最大６４
フレーム（最大２．１秒）収集し、適当な記憶手段（例
えばハードディスク）に格納する。ちなみに１心拍につ
き６４フレームの場合は、２５６Ｘ２５６ピクセル×６
４フレームで４ＭＢのメモリが必要になる。

そして、画像再生時には負荷の前後でフレームの時相を
合せる。一般に負荷後は１心拍間の時間が短縮されるた
め、第６図に示すように、１心拍間で収集されるフレー
ム数は少なくなる（例えば１６フレーム（図中の■、■
、・・・はフレーム番号））。

そこで再生時には負荷後の最大のフレーム数（１６フレ
ームの場合は０．　５３ｓｅｃ　／フレーム、１１３拍
／’ｍｉｎに相当）に合せて、第７図に示すように、モ
ニタにおいて、負荷前後の長袖・短軸に対応する４画面
Ｂモードでのマルチフレーム表示シネ繰返し再生により
、心筋の収縮・拡張時の異常（心筋の硬直）を比較診断
する。

（発明が解決しようとする課題）ところが、このストレスエコー検査では、冠状動脈は太
い血管壁のみかとらえられる程度で血流までは見ること
ができない。すなわち血流の異常を心筋の異常によって
間接的にとらえるものであるため、冠血流のへテロジー
ニティを直接みることができず、冠状動脈の異常に係る
微妙な冠血流の変化をとられられないという短所があっ
た。

本発明は上記事・情に鑑みてなされたものであり、冠血
流の異常を正確にとらえることができる超音波診断装置
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（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、心臓部位に対する
超音波走査領域を定める診断領域設定手段と、心拍に同
期して超音波を送受信する超音波送受信手段と、心臓部
位各点の超音波の反射強度・ドップラ周波数の分析をす
る信号処理・制御手段と、心臓への負荷の前後において
それぞれ血流速度の異なる２箇所以上の心臓部位につい
てＢモード像およびドツプラ信号を記憶する記憶手段と
、心臓への負荷の前後における血流速度の異なる２箇所
以上の心臓部位の２次元ドツプラ動画像をマルチフレー
ムで表示する２次元ドツプラ像表示手段とを有する超音
波診断装置を提供する。

本発明はまた、心臓部位に対する超音波走査領域を定め
る診断領域設定手段と、心拍に同期して超音波を送受信
する超音波送受信手段と、心臓部位各点の超音波の反射
強度・ドップラ周波数の分析をする信号処理・制御手段
と、心臓への負荷の前後においてそれぞれ血流速度の異
なる２箇所以上の心臓部位についてＢモード像およびド
ツプラ信号を記憶する記憶手段と、心臓への負荷の前後
における血流速度の異なる２箇所以上の心臓部位のワン
ポイントドツプラ信号をマルチフレームで表示するワン
ポイントドツプラ信号表示手段とを有する超音波診断装
置も提供する。

（作用）本発明の超音波診断装置は、高周波超音波のドツプラ信
号を利用して２次元ドツプラ動画像による冠血流のイメ
ージングを行う。さらに記憶手段とマルチフレームの表
示手段を備えるため、ストレスエコー検査にならって負
荷の前後・複数の部位の画像の同時比較ができる。よっ
て本発明の超音波診断装置によれば、負荷の前後におけ
る冠血流のへテロジーニティ　（各部位間での血流の遅
早）を色相の変化を通じながら直接とらえることができ
る。また冠血流各部位のワンポイントドツプラ信号を時
系列的に追うことにより、血流速度の定量的診断も可能
になる。このため、本発明の超音波診断装置においては
、冠血流の微妙な変化にも対応した画像を得ることかで
き、従来のストレスエコー検査に比べ、冠状動脈の種々
の異常、疾患を短時間で正確に判別することができる。

（実施例）以下第１図ないし第４図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る超音波診断装置１の構
成図である。この超音波診断装置１においては、それぞ
れ診断領域設定手段には操作部２か、超音波送受信手段
には超音波プローブ３と送受信部４が、信号処理・制御
手段には信号処理・制御部５が、記憶手段には記憶部（
磁気ディスクなど）６が、２次元ドツプラ像表示手段に
は画像構成部７とモニタ８が対応する。なお、本実施例
のモニタ８はワンポイントドツプラ信号も表示すること
ができ、画像構成部７と合せてワンポイントドツプラ信
号表示手段をも構成する。

そして、信号処理・制御部５には、操作部２、送受信部
４、記憶部６、および画像構成部７が接続し、さらに送
受信部４には超音波プローブ３が、画像構成部７にはモ
ニタ８が接続する。また送受信部４が心拍に同期して超
音波を送受信できるように、送受信部４に接続する信号
処理・制御部３に、ＥＣＧ　（心電図計）９を接続する
。

以下本実施例の超音波診断装置１を用いて右冠状動脈と
左冠状動脈の２部位の間で冠血流のへテロジーニティを
診る場合の手順を説明する。

本実施例の超音波診断装置１による冠状動脈の診断は、
ストレスエコー検査と同様、負荷の前後において冠血流
のへテロジーニティに係る超音波画像を得るものである
が、その画像が複数の冠血流についてのものになる。

そこで、被検者について、まず運動などの負荷を加える
前に、左右の冠状動脈部位のＢモード断層像と血流のド
ツプラ信号を記憶部６に記憶させる。

すなわち、例えば経食道心エコー（ＴＨＥ）法を利用し
て食道から超音波プローブ３を送込む。

そして送受信部４の制御により超音波プローブ３の振動
子を駆動し、超音波パルスを生体内に向けて送信する。

すると、超音波は生体内で反射され、超音波プローブ３
によって受信される。この経食道心エコー法を利用する
と、超音波プローブ３と心臓との距離を短くできるため
、超音波の減衰か少なく、高い周波数の超音波を受信で
きる。そして高周波の超音波が得られれば高解像度の超
音波画像を構成することができる。

生体内反射波信号は送受信部４に送られ、次いで信号処
理・制御部５で生体内深さ方向各点での反射強度の計算
、ドツプラ信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による周
波数分析を行う。そして、この結果得られた超音波信号
の反射強度、ド・ソプラ周波数は記憶部６に入力される
。

一方、記憶部６への入力と並行して、画像構成部７では
反射強度からＢモード像（超音波断層像）を、また生体
内深さ方向における複数の部位でのドツプラ信号を２次
元的に集積することにより、血流の２次元カラードツプ
ラ像を構成する。他方、超音波ドツプラ信号を−点くワ
ンポイント）において継続的に収集することにより、そ
の点での時系列的な血流速度も求める。

そして、２次元カラードツプラ像（超音波プローブ３に
近づく流れは赤、遠ざかる流れは青で表示し、各ドツプ
ラ周波数成分の強さは輝度により表す）は、モニタ８で
同時に表示する。Ｂモード像は信号処理・制御部５を経
て記憶部６に記憶させる。

この状態で、医師はモニタ８の２次元カラードツプラ像
を見ながら、モニタ８上で例えば右冠状動脈の像が得ら
れるように超音波プローブ３を移動させる。そして超音
波プローブ３の適当な位置が定まったら、操作部２にお
いて、超音波プローブ３の振動子によって超音波反射信
号（エコー信号）を取出す時間範囲（超音波走査範囲、
すなわち生体内においてエコー信号を取出す深さ範囲）
を設定する。

ところで、第２図は、心電図計９に示される心電図であ
る。そこで、本実施例の超音波診断装置１においては、
この段階で操作部２を介して、第２図に示す心電図波形
のうちのＲ波（心室の興奮（脱分極）を反映する波形）
に同期して、一つのＲ波から次のＲ波までの１心拍間に
おいて、所定のフレームレートで超音波画像１６フレ一
ム分（図中の■、■、・・・はフレーム番号）の超音波
の送受信を行う。得られた超音波信号は、上述の要領で
信号処理・制御部５において反射強度・ドップラ周波数
が求められる。

その結果、記録部６には負荷前において、第３図に示す
ように部位１（右冠状動脈）の１心拍１６フレーム単位
の超音波反射強度とドツプラ信号および心電図波形が格
納される。

この後は、左冠状動脈（部位２）についても前記と同様
の手順を踏み、負荷前において同じく第３図に示すよう
な１心拍１６フレーム単位のデータを記憶する。

以上で負荷前における操作を終り、つぎは被検者に運動
、薬物等の負荷を与える。そして負荷の後に右冠状動脈
と左冠状動脈について、先に操作部２によって定めた超
音波走査範囲および心電図計９による心拍に従って、負
荷前と同様に超音波反射強度とドツプラ信号および心電
図波形を収集、処理し、第３図に示すように負荷後の部
位１、部位２のデータとして記憶部６に記憶する。

こうして複数の部位（部位１と部位２）についての負荷
前後のデータ収集か完了したら、操作部２を操作して、
記憶部６に格納されていた負荷の前後における各部位の
データを呼出し、各データから前述の要領に従って画像
構成部７で２次元ドツプラ画像を構成する。

第４図（Ａ）には、モニタ８に２次元ドツプラ像を表示
した場合の画面を示す。すなわち、モニタ８はマルチフ
レーム（多画面）表示ができ、本実施例では縦横２画面
づつの４フレーム（画面）を表示する。左上、右上、左
下および右下の画面が、それぞれ負荷前布冠状動脈、負
荷前圧冠状動脈、負荷後右冠状動脈および負荷後左冠状
動脈に対応する。

モニタ８では、これら４つの画面において冠状動脈の血
流をカラー表示する。すなわち、流速の方向、速度に対
応して色相を変化させる。また速度の分散について色づ
け表示もできるため、乱流の発生する狭窄部が容易に識
別できるようになる。

なお各画面下部には参照のため心電図波形も同時に表示
する。

そして、モニタ８では、操作部２で調整する再生スピー
ドに従って動画像が再生される。よって、冠血流のへテ
ロジーニティ　（血流の遅早）は、負荷の前後において
左右の冠状動脈流を比較することて明らかになる。無痛
性虚血性心疾患の患者は負荷を与えると血流のへテロジ
ーニティが生ずることが知られているため、本実施例の
超音波診断装置１によれば、容易にこれを診断すること
ができる。この診断は、間接的に心筋を見るストレスエ
コー検査に比べて短時間で正確に行うことができる。

ところで、負荷を加えた後は心拍数が増大するため、一
定のフレームレートの下では１心拍間のフレーム数は減
少する。そこで、負荷後のフレーム数を補間によるフレ
ーム挿入を行いながら負荷前のフレーム数に合せ、負荷
の前後の時相を揃えるのが望ましい。

またドツプラフィルタにより、比較的動きの遅い血管壁
、心臓壁や弁などからの不要低周波ドツプラ信号を分離
すればアーチファクトを除去できるし、関心部位のセン
タリングも診断の便宜の上で望ましい。

第４図（Ｂ）は、第４図（Ａ　）と対応するモニタ８の
４画面において、ワンポイントドツプラ信号を心電図波
形とともに表示したもので、この画像は血流速の変化を
時系列的に表すため、定量的診断にも役立つ。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の超音波診断装置によれば
、冠状動脈について負荷の前後における複数の部位の血
流イメージングを２次元ドツプラ画像により同時に表示
できるため、冠血流のへテロジーニティを微妙な変化を
含め、色相を通じて直接とらえることができる。またワ
ンポイントドツプラ信号を時系列的に追うことにより、
血流速度の定量的診断も可能になる。このため、本発明
の超音波診断装置においては、従来のストレスエコー検
査に比べ、冠状動脈の異常、疾患を短時間で正確に判別
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る超音波診断装置の構成
図、第２図は心電図波形と超音波画像フレームの対応を
示すグラフ図、第３図は上記超音波診断装置の記憶部に
記憶されるデータの形態を示すデータイメージ図、箪４
図（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ上記超音波診断装置のモニ
タに表示される２次元ドツプラ画像とワンポイントドツ
プラ信号図、第５図は心電図波形とストレスエコー検査
での超音波画像フレームの対応を示すグラフ図、策６図
はストレスエコー検査での負荷の前後における心電図波
形と超音波画像フレームの対応を示すグラフ図、第７図
はストレスエコー検査におけるＢモード画像図である。２・・・操作部、３・・・超音波プローブ、６・・・記
憶部、７・・・画像構成部、８・・・モニタ、９・・・
ＥＣＧ０トし１白６４フレーム第５図 ■■■Φ−・−〇第６図第７ｍ

Claims

【特許請求の範囲】１、心臓部位に対する超音波走査領域を定める診断領域
設定手段と、心拍に同期して超音波を送受信する超音波
送受信手段と、心臓部位各点の超音波の反射強度・ドッ
プラ周波数の分析をする信号処理・制御手段と、心臓へ
の負荷の前後における心臓部位各点の超音波の反射強度
・ドップラ周波数を記憶する記憶手段と、心臓への負荷
の前後における血流速度の異なる２箇所以上の心臓部位
の２次元ドップラ動画像をマルチフレームで表示する２
次元ドップラ像表示手段とを有する超音波診断装置。２、心臓部位に対する超音波走査領域を定める診断領域
設定手段と、心拍に同期して超音波を送受信する超音波
送受信手段と、心臓部位各点の超音波の反射強度・ドッ
プラ周波数の分析をする信号処理・制御手段と、心臓へ
の負荷の前後における心臓部位各点の超音波の反射強度
・ドップラ周波数を記憶する記憶手段と、心臓への負荷
の前後における血流速度の異なる２箇所以上の心臓部位
のワンポイントドップラ信号をマルチフレームで表示す
るワンポイントドップラ信号表示手段とを有する超音波
診断装置。