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    公开号:WO1988008278A1
    申请号:PCT/JP1988/000441
    申请日:1988-04-30
    公开日:1988-11-03
    发明作者:Dai Morita；Yuichi Hirota；Takao Higashiizumi
    申请人:Yokogawa Medical Systems, Ltd.；
    IPC主号:G01S15-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] パルスドプラ超音^^置
    [0003] 謹删
    [0004] 本翻は、パルスドプラ超音 ¾^ ^置の ¾ ^に附る。
    [0005] ( 誦
    [0006] パルスドプラ超音^ ^置は、 体内の 、領^^ら^音 ¾¾¾¾信号のみを 抽出し、 そのドプラシフト成分を醒して超音 MSLi^)¾¾および 向を求め る装置である。 ところで、 、領^^ら 音波信号を取り出 こめに〖ぉ荣さ Xから 深さ X十 Δ Xの間の Δ Xからの信号を何等カ^) で:^し、サンプルホールドし な ばならない。 こ ^の方法としては、送 音波を単一波のパルス波とし、 それに^ る H信号を、 ΕΓ纖 てサンプルボリユーム長 Δ Xに相当する^ ¾だ 分する方法か、送雄音波を [^厶 Xに対応する «のバースト波として、 それ に财る 插号を、送麟を敲とする或る一^ T離にサンプホールドする雄 の 叻佣 、られる。超 ^人体に及ほす を考慮した^:上 ί Ι から、 送 咅波 均バヮ ま一定 Ml下に制限される。 そ^^、 ±1己 法い か を用いるだけでは、平均パワーを一定値に制限した条件の下では、 意のサンプルボ リユーム長につ V v 常に最良のドプラ信号を得るということはできな 、
    [0007] (発明の 〉
    [0008] 本翻の目的は、送湖音波 均パワーカ 定に制限さ 条 下で、任意の サンプルボリユーム長について常に最良のドプラ信号が得られるパルスドプラ超音波 ^^置を^することにある。
    [0009] 本翻は、送腿音波信号については平均パワーを一定にする手段とバースト漏 を^^にする手段とを有し、超啻波受波信号につ n識分 Epu を^^にする手段 を有し、送鹏音波のバースト置と超音波受波信号の積分 gfB を共に制»るこ とにより最良のドプラ信号を得るようにしたものである。
    [0010] (画の簡単な説明〉
    [0011] 第 1図 月ク^ IWJの «^ 成を示すプロック図、
    [0012] 第 2図は送波中心周獵とサンプルボリユーム長を一定にしたときのノく一スト湿 に wるドプラ出力の変化曲線図、
    [0013] 第 3図はバースト置と^ r 分 E ^を制御したときのサンプルボリユーム長に ^^るドプラ出力の^度の変化曲線図である 以下、隨を ^して本翻 を議に説日牀る。第 1図において、 1はパ ルス繰り返し周獵（以下 PRFという）、サンプルボリューム深さ（SVD ) 、サ ンプルボリューム長（SVL)、-送信中心周殿 ( f o )等カ^ ·部から設定されてそ れに応じた制御信号を出力する制 ^、 2iifj»lから送信中心周置、 PRF、 ノースト置に^る制御信号を受 e高周波信号を ¾^る送波 皿回路で、 敬した高 I»信号をドライバ 3に出力する。 ドライバ' 3 ^ ¾l¾|4からの Ε (以下 HVという）を受けて高周波信号を Λίϋして出力する。送 ¾1^4ίά脚 器 1 御信号である Η Vデータ t^^' て定まる mEH Vをドライノ 3に する o ドライバ 3の出力の高周波信号 エレメント 5 鐵信号として入力され、超 音波信号に難されて繊体に送波される 雄体 音 MSSLfe^ら謝さ] to信 号 エレメント 5により受波され、プリアンプ 6て«される。プリアンプ 6 て *¾!さ lTt受信信号はミクサ 7で^ からの s i n 2 f 0 tの出力信号 とを'混合されて徹される。検波さ 信号は 波器 ( LPF ) により高周波 成^!^^ Xる。なお、 »fエレメント 5は、説明を簡単にするために 1つた 'ί かれているが、通常 のエレメントがアレイを成しており、そのような のェ レメントに対して、 ドライノく 3 ^^の出力信^ 当 波ビームフォーミ ング手段（図略）を経てそれぞれ される。また、繊 エレメント 波 信号もそれらに対応して »C ^^けられるプリアンプ 6とミクサ 7で備 Uに ϋ 及 び嫩され、カ^ 1当な^ 0<¾¾ビームフォーミング手段（醜）を経て受信信号 われる . LP F の出力信号はレンジゲート 1 0に入力される。 レンジゲ —卜 1 0は、制 βΐからのサンプルボリューム深さ及び積分 を^ tるレン ジゲ一卜制 レスにより制御されて、制 ίβΐに^さ におけるドプラ信 号を抽出する。 1 1はレンジゲート 1 0によつて抽出された時 ¾ftiiH Bドプ ラ信号を積分するボックスカー積^！である。 1 2はボックスカー積^！^出力デ一 タを制露 1からサンプルホールド制御ノルスによつてホールドするサンプルホール ド回路である。サンプルホールド回路] 2»の回 ま^ D 常のパルスドプラ装 置と共通であって F FT等を用いたドプラ信号分析手¾ ^設けられる （図略）。 - 次に、 JJ己のように構成された装置の顔炸を説明する。 こ^置の操作者により、 制 «1に、 3ll^ る超音波の中心周 f。 と PRFが設 され、 また、. ドプラ ί; 号を纖すべき纖体内のサンプルボリュ一ムの深さ S VD及び長さ S VLが さ れる。制離 1は、編 データ づき、後に詳しく述 る方法により、超音波 平均パワーカ 定^ 下における翻な送波信号のバースト ¾¾Βと、超音波平 均パヮ一を一定に繊するためのドライバ である HVと、超音波平均パワー がー定 下における顧な積分 を! ^する。制靈 1は、 ^. m づき、，中心周漏 , PRF及びバースト獵 βのデータを送 形 回路 2に^してこれらのデータ ¾づく高周波信号を させ、 HVデータを 送^ 1¾§4に与えてこのデータ 6 づく HVをドライバ 3用の m¾ Eとして さ せる。 ドライノく 3 i ^ 2から与えられる高周波信号と送^ ¾4から 与えられる！ にによつて定まる高周^ ISlJ信号を出力して、 エレメント 5から超音波パルス信号を送波させる。 «体の内部から Rliされて戻ってきた超音 波エコー信号は、 »fエレメント 5によって受波されて、 信号に変換され、 プ リアンプ 6にお Vて驅され、. ミクサ 7で局部 ¾| §8の周匿信号 s i rr27Γ f 0 tと混合さ; 波される。検波されて得ら: 波信号は 波器 9において不 ^：高周滅分を^ Nx、 レンジゲート 1 0に入力される。 レンジゲート 1 0は、制 β 1から編己の積分 の 値 ( づくレンジゲート制 ヽ°ルスをサンプル ボリューム深さに対応するタイミングで受けて、 ΕΓ曰 内のドプラ信号を取り 2^、 ボックス力一積^ II 1に入力する。 ボックスカー積 1 1はレンジゲート 1 0を した積分 の信号を積分する。 ボックスカー積 1 1の出力信号は、制 難 1 御信号に従ってサンプルホールド回路 1 2て 一ルドされる。 ボックス力
    [0014] - m 1 1の積分出力はサンプルホールド回路 1 2にお、 ホールドさ ti こ後にク リアされる。
    [0015] φ »»ΐ 0 . サンアルボリューム深さ SVD サンプルボリューム善 SVしお よびパルス繰り返し周灘 PRFカ えられるとき、超音波平均パワーを一定にする 条 下で^ 1なバースト と積分 E¾ Rとを求めるための tf^:は次のように 行われる。超き波のパルス幅を 、積分 E ^を R、 サンプルボリューム長を Lとす ると、 ΙΒΞ者の間には の閧係がある。
    [0016] 2 L/c =R十 ··■ (1)
    [0017] ここで c =；
    [0018] 一方、血流 ^定^のある- ^分のみを切り取った^の血^^らの 信号パワ
    [0019] — Psは ίί^Τ'表される。
    [0020] Ps=k■ Ρ i · W - c · r ( . T》 ' Ν■び · exp {-2« f0 31 ,/χ2
    [0021] - (2)
    [0022] ここで k ;«
    [0023] P i ；職樾 波パワー
    [0024] W ；超音波ビーム幅
    [0025] T ；パルス繰り返し周期 (1XPRF)
    [0026] N ；単位髓当りの血赚
    [0027] 。 ； 1個の血球囊 iem f 0 ：中心周
    [0028] n ；媒質によって異なり、 ^ ffiの周、獵赫性を表わす正 今、バースト置 Βが変化しても超音波ビーム iHW， ^^^及び 1個の血球の散 MMびが しないものとすると、 （ 2 )式は次のよう すことができる。
    [0029] Ps=K■て ' （Pi ■ τ/Ύ) - (3)
    [0030] Κ:ί¾
    [0031] P sは平均パワーであるが、 ドプラ信号醒部でレンジゲート 10により切り取ら れサンプルホールドされることを考えると、 レンジゲー卜 10とサンプルホールド回 路 12との間にあるボックスカー積^ II 1の入力 ® Dは^^のようになる。
    [0032] D=K' {r · (Pi · τ/Ύ) } 1/2 - (4)
    [0033] レンジゲート 10が诵いている間、血球からの は動かないものとすると、 ボックスカー積 l 1の出力 ί«1Εは
    [0034] Ε=Κ" · R · { r · (Pi ■ r/T) } 1/2…（ 5〉
    [0035] となる。 （ 1 )式と （ 5 )式から Rを消去すると カ られる。
    [0036] E=K" · { (2 L/c) -r} · {v (Pi · r/T) } 1/2 - (6) このようにして得られる Eがドプラスぺクトラム ϋίΐに比 1¾ る量である
    [0037] 次に、或るしに财る顧なバースト灘 Bの値を求めるために、 B=lのときの ドプラ出力 B(u と、 Bが 1より大きな種々の値をとる^のドプラ ¾ΛΒ ） との ibG(B, を求める。
    [0038] G (B) = D (B) ( 1 )
    [0039] = Γ { 2L c-r (B) } { 2L c--r(1) } )
    [0040] • し { （B) " P 1 (B) ' て (B) 1.！
    [0041] / {τ^ - Pi en · /Ύ〕 1/2 (7)
    [0042] ：で
    [0043] て ；ノく一ス卜 の^)パルス幅
    [0044] て "） ：ノく一スト灘が 1 <TW}ルス幅
    [0045] F 1 (Β> ：バースド纖が Bの,照簾音波パワー
    [0046] Pi (i, ：パースト漏が 1の 稱 WI徽パワー
    [0047] 上、超音波平均パワーを常に一定に制 iat ると、ノく一スト獵 Bの如何に拘 らず、超音波のパワーとパルス 積を繰り返し周期て條した数、即ち超音波パワー とデューティサイクルとの積は常に等しいから、
    [0048] Pi (B, ' て（B) /T=Pi en ■ r(1, /T
    [0049] となる。又、 て (Β, =Β,/ί。であることから、 （7)式は次の（8)式のように簡 単に書くことが'できる。
    [0050] G(B) = { (2L/c— B/f。 ） / ( 2L/c— 。 ） } . Β1/2 '·· (8) ( 8 )式を用 t 行つた ί。 = 3. 3MHz, し = 5國における各ノースト、纖 Bに 财るドプラ出力の旨靈果を第 2図に示す。図は、橢由に.バースト漏 B,綱由に dBで目盛った G(B) を取った の曲線を示している。 この図の曲線において、或 る Lに^ ·る^:ドプラ出力 件は dG(B) ZdB = 0力 ¾ら得られる。 2L/C- "とおくと
    [0051] dGtB) dB= (-1/f o ) B1/2十（1/2) (a— B/f。 ） B— 1/2 な一 (B f o 》 =2 B,f。
    [0052] 3 BXf o =a = 2L c
    [0053] . B= (2/3) (L/c) - f o - (9)
    [0054] こめときの積分 EfttRは（ 1》式： (9) iMfて (B) =B f。から
    [0055] R= (4X3) LXc …（10〉 カ^ら tLる。
    [0056] Lの II ^ら明らかなように、バースト灘 Βと積分 g¾^Rがそれぞれ ( 9 ) 式および (10 )式を、溝足するとき、 ^ドプラ出力： Wられる。このような ( ) 式および (10)式^¾づいてそれそ' ivく一スト «Βおよび積分 g¾^Rをコント 口一/レしたときの、 B=lに ^るドプラ出力 度を、サンプルボリューム長しの 値に対して と第 3図のようになる。
    [0057] JiLh 本翻を!^るため ί^ί ^態について説明したが、本翻が属する技 術 常^識を有するものにとって、 Ι己の請求の ¾¾を»^ることなく 種々の麵をすることは である。
    权利要求:
    Claims

    誠の棚 レンジゲート内データ積 と送鹏音波バースト獵 誕とを有するパルス ドプラ超音波^^置におゝて、 ¾λ力に基づき最適ドプラ条件を得るための制御 信号を演算出力する制»段と、 1fl2 J御信号により常に一定^^音波パフ"^ 信号を送 るための高 Eを する 手段と、備溯御信号に適合するバ —スト獵のパルス信号を ¾4する送^嫩手段と、餾淛御信号に適合する区 間のデータを取り込むサンプリング手段とを具 ることを ¾とするパルスドプラ
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    DE3850662D1|1994-08-18|
    JPH0431261B2|1992-05-26|
    EP0363482A1|1990-04-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-11-03| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1988-11-03| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-10-26| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988903954 Country of ref document: EP |
    1990-04-18| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988903954 Country of ref document: EP |
    1994-07-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988903954 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62107064A|JPH0431261B2|1987-04-30|1987-04-30||
    JP62/107064||1987-04-30||EP19880903954| EP0363482B1|1987-04-30|1988-04-30|Pulse doppler ultrasonic diagnosis apparatus|
    DE19883850662| DE3850662D1|1987-04-30|1988-04-30|Ultraschall-doppler-diagnosegerät für pulsbetrieb.|
    DE19883850662| DE3850662T2|1987-04-30|1988-04-30|Ultraschall-doppler-diagnosegerät für pulsbetrieb.|
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