JPH0613031B2 - 超音波血流イメ−ジング装置 - Google Patents
超音波血流イメ−ジング装置Info
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Description
流情報を求め、これを2次元表示する超音波血流イメー
ジング装置に関する。
て一つの超音波プローブで血流情報と断層像(Bモード
像)情報とを得、断層像に重ねて血流情報をリアルタイ
ムでカラー表示するようにした超音波血流イメージング
装置が知られている。このような装置によって血流速度
を測定する場合の動作原理は次の通りである。
て超音波パルスを送波すると、この超音波ビームの中心
周波数cは流動する血球によって散乱されドプラ偏移
を受けて周波数dだけ変化して、この受波周波数は
=c+dとなる。このとき周波数c,dは次
式のように示される。
度vを得ることができる。
次のように行われる。先ず第10図のように超音波プロ
ーブ1から被検体に対してA,B,C,…方向に順次超
音波パルスを送波してセクタ(又はリニア)スキャンを
行うにあたり、第11図の構成の超音波血流イメージン
グ装置によってその超音波パルスのスキャン制御が行わ
れる。
体内の血流でドプラ偏移されて反射されたエコー信号は
同一プローブ1によって受波され、電気信号に変換され
て受信回路2に送られる。
る。このドプラ偏移信号は超音波パルスの送波方向に設
定された例えば256個のサンプル点ごとにとらえられ
る。各サンプル点でとらえられたドプラ偏移信号は周波
数分析器4で周波数分析され、DSC(Digital Scan Co
nverter)5に送られここで走査変換された後に、表示部
6に送出されA方向の血流分布像が2次元画像としてリ
アルタイムで表示される。
されて、各スキャン方向に対応した血流像(流速分布
像)が表示されることになる。
に依存する。ドプラ信号のサンプリング周波数をr,
サンプリング数をnとすれば、周波数分析する波のデー
タ長Tdは、 Td=n/r …(1) であり、このときの周波数分解能Δdは、 Δd=1/Td …(2) となる。
信号のサンプリング周波数rを小さくするか、データ
数nを大きくすればよい。(第4図、第5図参照) ところが、2次元ドプラ血流イメージングにおいては、
次の関係式が成立する。
し、通常8乃至30の価であり、これにより1秒間に8
乃至30枚の画像を見ることができる。
ン数m=32,超音波パルス繰り返し周波数(PRF)
r′=4KHz,サンプリング数n=8とすれば、フレ
ーム数FNは約16になる。
大きくとれない欠点を生じる。また、走査ライン数mを
小さくすれば、走査ライン密度が粗くなり、画質劣化を
招来する。
しなければならないという欠点がある。
大視野深度、フレーム数、画質を低下させることなく、
低流速血流の観測ができる超音波血流イメージング装置
の提供を目的としている。
スの送受信を行い、走査ラインごとに得られた所定数の
受信データに基づいて該被検体中の血流情報を求め、そ
の分布を表示する超音波血流イメージング装置におい
て、複数の独立した走査ラインにおける受信データが各
走査ラインごとにそれぞれ間隔T(T>T′)で得られ
るよう、超音波パルスを送受信する走査ラインを当該複
数の走査ライン間で1送受信ごとに変化させながら超音
波パルスの送受信を行うことを特徴とするものである。
各走査ラインにおける受信データが間隔T(T>T′)
で得られるよう、超音波パルスを送受信する走査ライン
を複数の走査ライン間で1送受信ごとに変化させながら
超音波パルスの送受信を行うようにしているので、最大
視野深度、フレーム数、画質を低下させることなく低流
速血流の観測が可能となる。
プローブ、12はセクタ電子走査装置アナログ部で、プ
リアンプ13、パルサー14、発振器15、ディレーラ
イン16、加算器17、検波器18から構成されてい
る。19はDSC(Digital Scan Converter)、20はカ
ラー処理回路、21はD/A変換器、22はVTR、2
3はカラーモニタ、35はコントロール回路である。
部12における超音波走査順の変更制御を行うもので、
この変更制御においては、超音波パルス繰り返し周波数
を変えることなくドプラ情報のサンプリング周波数が低
下される。(これについては後に詳述する) 加算器17から出力された信号のうち一方は検波器1
8、ライン37を介してD.S.C.19へ送られ、断
層像(白黒Bモード像)を表示するために供される。他
方はライン39以下に送られ、血流像を表示するために
供される。ライン39から加えられた信号は二分され、
各々ミキサー24a,24bに加えられる。各ミキサー
24a,24bにはまた90°位相器25によつて発振
器15からの基準信号0が90°位相差を持たせて各
々加えられて掛算が行われる。この結果、ローパスフィ
ルタ26a,26bにはドプラ偏移信号dと(20
+d)信号が入力され、ローパスフィルタ26a,2
6bによつて高周波成分が除去されドプラ偏移信号d
のみが得られる。これは血流像のための位相検波出力信
号となる。
(a)は超音波プローブ11から被検体に対して送波さ
れる送信パルス、(b)は被検体から反射された受信パ
ルス(受信エコー)、(c)は位相検波出力である。
壁等のように動きの遅い物体からの不要な反射信号(ク
ラッタと称される)も含まれているので、このクラッタ
を除去するための位相検波出力はMTI(Moving Target
Indicator)演算部27に加えられる。
b、複数ラインメモリ34a,34b、MTIフィルタ
29a,29b、自己相関器30、平均速度演算部3
1、分散演算部32、パワー演算部33から構成されて
いる。
タ26a,26bの出力をディジタル信号に変換するも
のであり、その変換出力は、後段に配置された複数ライ
ンメモリ34a,34bに送出される。この複数ライン
メモリ34a,34bは、超音波走査順制御に応じて複
数走査ライン分のドプラ情報を保持し得るものである。
1レートの遅延を、Σは加算機、K1,K2は係数を示
している。
多点の周波数分析をリアルタイムで行う必要性から用い
られている。
ト周波数dを求める。
Pを求める。
に比例するが、MTIフィルタのカットオフ周波数以下
に相当する移動物体からのエコーは除かれる。
9に入力され、データを補間した後、カラー処理回路2
0によつてカラー情報に変換される。血流平均速度と血
流速度分散とによる表示の場合には、プローブに近づく
流れは赤系に変換され、プローブから遠ざかる流れは青
系に変換される。また平均速度の大きさは輝度の違いに
よって表現され、速度分散は色相(緑を混ぜる)によっ
て表現される。
御は次のように行われる。
信ビームをスキャンしていくとき、その走査順序を、1
番右側の走査線(No.1)→2番目の走査線(No.2)→
3番目の走査線(No.3)→1番右側の走査線(No.1)
→…のように、N本(Nは2以上の整数。この場合はN
=3である。)の独立した走査線(走査ライン)間で交
互に走査を行うようにする。
(=ドプラ信号のサンプリング周波数)rは、 r=r′/3 …(6) となり、すなわちrの周期T(同一方向超音波ビーム
走査間隔)は超音波パルス繰り返し周波数r′の周期
T′(超音波ビーム走査間隔)の3倍となり、上記(3)
式から明らかなように、測定可能流速の下限dmin
は、従来の方式、すなわち、超音波送信ビームをn回続
けて同一方向に送波し次に隣の走査ラインについて同様
にn回行う方式に比べて1/3に改善される。
数)をnとすれば、第7図の場合はn=4である。超音
波の送受順序に従って複数の走査ラインに交互に超音波
が送受され、ドプラ情報が複数ラインメモリ34a,3
4bの対応ラインに順次書き込まれる。そして各走査ラ
インごとに4個目のデータ(n=4による)が取り込ま
れた時点で当該走査ラインについての4個のデータが複
数ラインメモリ34a,34bより読み出されることに
なる。
場合においては一定間隔ではない。出力タイミングを一
定とするには、第8図に示すように走査すればよい。す
なわち、プローブ11の右端からスキャンしていくと
き、その走査順序を、走査線No.1→走査線No.m-1→走
査線No.m→走査線No.1→走査線No.2→走査線No.m→
走査線No.1→走査線No.2→走査線No.3→走査線No.1
→…とする。
音波送信ビームの繰り返し周波数(同一走査ラインにお
けるドプラ信号のサンプリング周波数)rを1/3に
下げることができると共に、データ出力タイミングを一
定間隔にできる。
のデータ出力タイミングが一定間隔となるので、第7図
の超音波走査順制御の場合とは異なり、一走査表示画面
上において各走査ライン間で時相差が一定であり、且つ
各走査ライン間の時相差が少ない超音波血流イメージン
グ像を得ることができる。
波数rと超音波送信パルス繰り返し周波数r′と低
流速検出能改善比P(交互段数)とを考えると、 r=r′/P と表される。第7図、第8図はP=3の場合について示
した。
整数倍であるときは、データ出力タイミングを一定間隔
にすることができないということである。
タ出力タイミングの間隔が3/r′,5/r′,3
/r′,5/r′,…と異なつている。
査ライン間のデータ出力タイミングをほぼ一定間隔とす
ることができるので、第7図の超音波走査順制御の場合
とは異なり、一走査表示画面上における各走査ライン間
の時相差がほぼ一定であり、且つ各走査ライン間の時相
差の少ない超音波血流イメージング像を得ることができ
る。
Bモード像情報と共にDSC19において走査変換さ
れ、カラー処理回路20及びD/A変換器21を介して
カラーモニタ23に送出され、ここで可視化される。ま
た、必要に応じてVTR22に記録される。
順を変更制御することにより、超音波繰り返し周波数
r′を変えずにドプラ情報のサンプリング周波数rを
低下させているので、最大視野深度Dmax、フレーム数
FN、画質を低下させることなく、低流速をも観測する
ことができる。
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
レーム数、画質を低下させることなく低流速血流の観測
を可能とした超音波血流イメージング装置を提供するこ
とができる。
(a),(b),(c)は本発明の一実施例装置の主要
部の波形図、第3図は本発明の一実施例装置の主要部の
ブロック図、第4図はデータ数の説明図、第5図は周波
数分解能の説明図、第6図はセクタ電子走査の説明図、
第7図は本発明の一実施例装置の作用説明図、第8図,
第9図は本発明の他の実施例装置の作用説明図、第10
図は従来例を示すスキャンパターン図、第11図は従来
例のブロック図である。 12……セクタ電子走査装置アナログ部、 34a,34b……複数ラインメモリ、 35……コントロール回路。
Claims (1)
- 【請求項1】被検体に対して送受信間隔T′で超音波パ
ルスの送受信を行い、走査ラインごとに得られた所定数
の受信データに基づいて該被検体中の血流情報を求め、
その分布を表示する超音波血流イメージング装置におい
て、 複数の独立した走査ラインにおける受信データが各走査
ラインごとにそれぞれ間隔T(T>T′)で得られるよ
う、超音波パルスを送受信する走査ラインを当該複数の
走査ライン間で1送受信ごとに変化させながら超音波パ
ルスの送受信を行うことを特徴とする超音波血流イメー
ジング装置。
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