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    公开号:WO1992017114A1
    申请号:PCT/JP1992/000427
    申请日:1992-04-06
    公开日:1992-10-15
    发明作者:Yasuhito Takeuchi
    申请人:Yokogawa Medical Systems, Ltd.；
    IPC主号:A61B8-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] ドプラの相互相関フローマツビング装置
    [0003] (技術分野）
    [0004] 本発明は、 超音波エコーに含まれるドプラ信号の相互相関に基づいて、碰体内の 血液等の流速の 2次元または 3次元分布像を求めるフローマツピング装置に関する。 (背景技術）
    [0005] 超音波ェコ一を利用して被検体内の血流等の 2次元分布像を求めるフローマツピン グ装置の一つとして、 被検体に対する超音波送受信を同一方向で複数回行い、 これに よって得られる複数のエコー信号列を MT I (ムービングターゲット ·インディケ一 シヨン） 処理あるいは相互相関処理して、 超音波送受信の音線上の 分布を求め、 音線を順次移動させながらこれを繰り返すことにより、被検体の所望の断面内の ¾S 分布を求めるものがある。 しかし、 この装置によって求まるものは音線方向の流速成 分の集まりに過ぎないので、 正しい意味での フローマッピングではない。 フロ 一マツビング装置の他の形式のものとしては、 体の Bモード像についてのィメー ジデータを、 時間的に連続する 2つのフレーム間で、 微小領域のデータ毎に 2次元相 互相関を行うようにしたものがある。 この装置により真の 2次元の流速分布が得られ る力、'、 相互相関にかけるものが 2つのフレームのイメージデータだけなので、 SZN の良いフローマッピングは行えない。
    [0006] (発明の開示）
    [0007] 本発明の目的は、 2次元あるいは 3次元の流速分布像を S ZN良く得ることができ るフローマツビング装置を提供することにある。
    [0008] 本発明は、 超音波送信 1回当たり複数の音線のエコー信号を同時受信して、 各音線 上に互いに隣り合わせに設定された複数のサンプルボリユームからのドプラ信号を抽 出し、 それらドプラ信号同士の相互相関から音線方向およびその直角方向における流 速成分を求めるようにしたものである。 超音波ビームを順次スキヤンしながらこのよ うな処理が繰り返され、 被検体の所定の領域についての 2次元あるいは 3次元の流速 新たな用紙 ι/ι 分布像が得られる。
    [0009] (図面の簡単な説明）
    [0010] 新たな用紙 2 図 lは、 本発明の 例のブロック図である。
    [0011] 図 2は、 本発明による流速測定の基本形を示す図である。
    [0012] 図 3は、 相互相関の出力信号を示す図である。
    [0013] 図 4は、 2次元流速測定を示す図である。 (発明を実施するための最良の形態）
    [0014] 先ず、 本発明による 2次元 ¾ϋ測定の基本を図 2を参照して説明する。 図 2におい て、 1は超音波振動子アレイで、 ¾ ^体中の血管 2の血液の流速を測定するための超 音波パルスを送受信するものである。 血管 2中に、 隣り合う 4つのサンプルボリユー ム SV1， SV2 , SV3 , SV4力設定される。 振動子アレイ 1は、 これら 4つの サンプルポリユームを包含する程度の太さを持つ超音波ビームを送信する。 この送信 超音波ビームの太さの範囲内にエコー受信用の 2本の音線 Aおよび B力、'設定される。 サンプルボリューム S VI， SV2 は音線 A上に位置し、 サンプルボリューム SV3 , SV は音線 B上に位置する。 dlおよび d2 は、 振動子アレイ 1の表面中心からそ れぞれサンプルボリューム S VI , SV3および SV2， SV4までの音線上の距離 である。 エコー信号は音線 Aと音線 Bについて同時に受信される。 4つのサンプルボ リューム SV1〜SV4からのエコーからそれぞれドプラ信号力抽出される。 そして、 隣り合うサンプルボリュームおけるドプラ信号同士が相互相関にかけられ、 その結果 から血流の 2次元流速分布力求められる。
    [0015] サンプルボリューム S VI〜SV4からのドプラ信号をそれぞれ SI〜S4 とする と、 これらのデータの間で、 次式の組み合わせで相互相関を Cx、 Czそれぞれ求め る。
    [0016] (SI +S2 )対（S3 +S4 )→Cx (1)
    [0017] (SI +S3 )対（S2 +S4 )— Cz (2) ここで、 Cx：横方向 （超音波ビームの走査方向） の相互相関
    [0018] Cz ：縦方向 （超音波ビームに沿った方向） の相互相関
    [0019] なお、 相互相関は次のような形で求めてもよい。
    [0020] (S1 )対（S3 )→Cx (1) ' 新たな用紙
    [0021]
    [0022] (SI ) ¾f (S2 )→Cz (2) または
    [0023] 新たな用紙 3
    [0024] ( S 2：) 対 （S 4 ) →C x ( 1 ) ' '
    [0025] ( S 3 ) 対 （S 4 ) →C z ( 2 ) ' ' 時間シフト量を横軸にとって、 相互相関値の軌跡を描くと、 図 3のようなグラフが 得られる。 ここで、 ピーク値は流れの量を表す。 また相関値のピークを与える時間シ フト量 Tは、血液が隣り合う 2つのサンプルボリユーム間を移動する時間に相当する。 サンプルボリユーム間の距離は予め分かっているから、 時間 Tから血液の を求め ることができる。 あるいは、 横軸を時間の皿にとって相互相関値のグラフを描くと、 相関値のピークを与える横軸座標が流速を表す。 その場合、 それは、 相関値 C xのグ ラフにおいては X方向の流速 を表し、 C zのグラフにおいては z方向の流速 β¾¾· を表す。 したがって、 これら流速成分のベクトル合成によって 2次元平面内の流速を 表現することができる。 この^ を図 4に示す。
    [0026] なお、 サンプルボリュームを X , ζ両軸に直角な y方向にも^ ¾して設定し、 さら にそこを通る第 3の音線 Cを!^して、 そのサンプルボリュームのドプラ信号をも相 互相関にかけると、 y方向の流速成分を求めることができる。 そうすると、 X , y , zの 3軸方向での流速成分のべクトル合成によって、 3次元流速分布を得ることがで さ^ > 0
    [0027] このようにして、 微小領域の 2次元あるいは 3次元 分布が求まるので、 サンプ ルボリュームを音線 A, B, C上で所望の範囲にわたって複数箇所設定すると、 それ ら音線上の 2次元あるいは 3次元流速分布が求まる。 そして、 これらの音線を、 Xあ るいは y方向に所望の範囲にわたってスキヤンすることにより、 所望の面積あるいは 容積の範囲の流速分布像を得ること力《できる。
    [0028] このような、 ドプラ信号の相互相関によるフローマッピングは、 先に述べた従来例 のように、 Bモードィメ一ジデータのフレーム間 2次元相互相関によるものよりも、 S ZNのよいフローマッピングが行える。 その理由は次の通りである。 すなわち、 ド ブラ信号を抽出するに当たつては、 超音波の送受信を同一の方向で複数回繰り返し、 その都度、 受信したエコー信号をコヒーレント検波し、 ボックスカー積分器によりレ ンジゲ一トし、 レンジゲートした信号をサンプリングする手法力広く用いられるが、 新たな用紙
    [0029] このとき、 コヒーレント検波によって帯域外ノイズが除かれるので、 ドプラ信号の抽 出は SZN良く行われる。 このように SZNの良いドプラ信号を利用してフローマツ プを求めるのであるから、 本発明は SZNの良いフローマツビングを行うことができ
    [0030] 新たな用紙 4
    [0031] 上記の原理に基づくフローマツビング装置の一実施例を図 1に示す。 これは 2次元 フローマッピング装置の例である。 図 1において、 図 2と同等の部分には同一の符号 を付してある。 図中、 1 1は送波信号の基準となる送波トリガを発生する送波トリガ 発生回路である。 1 2は送波トリガ発生回路 1 1の出力信号を受けて送波のためのビ ームを形成する送波ビームフォーマである。 送波ビームフォーマ 1 2はやや太いビー ムを形成する。 この出力は送受信回路 1 3の送信信号回路で増幅されて探触子アレイ 1から超音波パルスとして送波される。 ここで送受信回路 1 3は送信信号回路と受信 信号回路とで構成されており、 それぞれ探触子アレイ 1のエレメン卜の数に等しい数 の回路から成っている。
    [0032] 1 4は送受信回路 1 3からの受信信号を整相加算する受波ビームフォーマ、 1 5は 図 2に示す音線 Aと音線 Bの 2音線分のェコ一受信信号を形成するビームスプリツ夕 である。 1 6は検波回路とフィルタ等を含み音線 Aのデータを処理するドプラ処理部 A、 1 7は音線 Bの受信信号を処理するドプラ処理部 Bである。 1 8はドプラ処理部 A 1 6からの音線 Aの信号にサンプルボリューム S VI に相当する位置にゲートをか けて、 サンプルボリューム S V1 力、らのエコー信号を ®iiさせるレンジゲート A、 1 9は同様に音線 Aの信号にサンプルボリユーム S V2 に相当する位置にゲートをかけ るレンジゲート Bである。 同様に、 2 0および 2 1は音線 Bのサンプルボリューム S V3 および S V4 に相当する位置にそれぞれゲートをかけるレンジゲート C及びレン ジゲート Dである。 2 2は送波トリガ発生回路 1 1力、らのトリガカ入力され、 このト リガを基準として距離 d l , d2 に相当するレンジゲートパルスを発生して、 各レン ジゲート 1 8〜2 1に入力するレンジゲートパルス発生回路である。
    [0033] 2 3〜2 6はそれぞれサンプルボリューム S VI〜S V4 のドプラ信号をそれぞれ のレンジゲートの区間、 積分するボックスカー 器、 2 7〜3 Θはそれぞれ積分器 2 3〜2 6から入力されたドプラ信号の不要な周波数 β¾分を除去するためのドプラフ ィル夕、 3 1〜3 4はそれぞれドプラフィルタ 2 7〜3 0からのディジタル信号をァ ナログ信号に変換する A D変換器、 3 5〜 3 8はそれぞれ A D変換器 3 1〜 3 4の出 力を適当な時間格納するメモリで、 その信号は S I〜S4 として出力される。 3 9は 新たな用紙 4ノ1
    [0034] 入力された S I 〜S4信号に対し （1 ) 式および （2)式に示す相互相関演算を行い- 相互相関関数 C X , C zを出力する演算器である。 演算器としては D S P (ディジタ ルシグナルプロセッサ） が好適である。
    [0035] 次に、上記のように構成された難例の動作を説明する。 送波トリガ発生回路 1 1 は—定の
    [0036] 新たな用紙 5 周期のトリガパルスを発生し、 送波ビームフォーマ 1 2に入力する。 送波ビームフォ 一マ 1 2は少なくとも上記 2つの音線 Α， Β;δ包含される程度に太い送波ビームを形 成するための駆動信号をし形成して、 送受波回路 1 3を経て、 探触子アレイ 1に入力 する。 探触子ァレイ 1それに対応した超音波パルスを送波する。
    [0037] エコー信号力探触子アレイ 1に受波され、 送受信回路 1 3で増幅され受波ビームフ ォーマ 1 4に入力される。 受波ビームフォーマ 1 4とビームスプリッタ 1 5は音線 A による受信信号と音線 Bによる受信信号とに分離し、 音線 Aの信号をドプラ処理部 A 1 6に、 音線 Bの信号をドプラ処理部 B 1 7に入力する。 ドプラ処理部 A 1 6とドプ ラ処理部 B 1 7はそれぞれ入力信号をコヒーレント検波し、 増幅し、 濾波する等の処 理を行う。 ドプラ処理部 A 1 6は音線 Aの信号をレンジゲート A 1 8とレンジゲート B 1 9とに入力し、 レンジゲートパルス発生回路 2 2からのレンジゲートパルスによ り、 サンプルボリューム S VI とサンプルボリューム S V2 のエコー信号をそれぞれ 出力する。 レンジゲート C 2 0とレンジゲート D 2 1は同様にサンプルボリューム S V3 と S V4 のエコー信号を出力する。 これらの信号はそれぞれ積分器 2 3〜2 6で、 サンプルボリユームの期間だけ積分され、 ドプラフィルタ 2 7〜3 0で不要な周波数 が除去される。
    [0038] ドプラフィルタ 2 7〜 3 0の出力であるサンプルボリューム S VI 〜 S V4 のドプ ラ信号は A D変換後それぞれメモリ 3 5〜3 8に一旦格納される。 メモリ 3 5〜 3 8 に格納された信号をメモリの番号順に S I , S 2， S 3 , S4 とする。 この信号 S 1 〜S4 は演算記器 3 9において、 （1 ) 式、 （2) 式に示すように相互相関演算にか けられ、 相互相関関数 C x, C zが流速べクトルの 2として出力される。 サンプルボ リューム S V1 〜S V4 を音線 A、 B上に複数個設定し、 それぞれのエコー信号をレ ンジゲートして同様に処理することにより、 音線 A、 B上の ¾¾¾べクトルカ、'得られる。 そして音線を順次スキヤンしながら同様な処理を繰り返すことにより、 2次元流速分 布が得られる。
    [0039] 新たな用紙
    权利要求:
    Claims
    6 請求の範囲 超音波送信 1回当たり複数の音線のェコ一信号を同時受信して、 各音線上に互 L、に 隣り合わせに設定された複数のサンプルボリユームからのドプラ信号を抽出し、 それ らドプラ信号同士の相互相関から音線方向およびその直角方向における流速成分を求 め、 かつ超音波ビームを順次スキャンしながらこのような処理を繰り返すドプラの相 互相関フローマツピング装置。
    新たな用紙
    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
    JPH04307040A|1992-10-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1992-10-15| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1992-10-15| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU MC NL SE |
    1992-12-23| DFPE| Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)|Free format text: EUROPEAN PATENT(AT,BE,DK,IT,LU,MC,SE) |
    1994-06-01| 122| Ep: pct application non-entry in european phase|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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