JPH0679601B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
Ultrasonic diagnostic equipmentInfo
- Publication number
- JPH0679601B2 JPH0679601B2 JP25886387A JP25886387A JPH0679601B2 JP H0679601 B2 JPH0679601 B2 JP H0679601B2 JP 25886387 A JP25886387 A JP 25886387A JP 25886387 A JP25886387 A JP 25886387A JP H0679601 B2 JPH0679601 B2 JP H0679601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- complex
- signal
- frequency
- received signal
- velocity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、生体内の運動部分の運動速度ベクトル分布を
正確に測定して表示する超音波診断装置に関するもので
ある。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that accurately measures and displays a motion velocity vector distribution of a moving part in a living body.
従来の技術 生体内の運動部分の運動速度を測定し、二次元に表示す
ることのできる従来の超音波診断装置は、例えば、特開
昭58−188433号公報に記載の構成が知られている。この
方法は超音波のドップラー効果による受波信号の位相変
化を自己相関関数から求め、運動速度を演算し、測定部
位を微小量ずらしながらこの測定を繰り返す事により、
表示装置に生体内の運動部分の速度分布像を二次元的に
表示している。2. Description of the Related Art A conventional ultrasonic diagnostic apparatus capable of measuring the motion velocity of a moving part in a living body and displaying it in two dimensions is known, for example, in the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-188433. . This method obtains the phase change of the received signal due to the Doppler effect of ultrasonic waves from the autocorrelation function, calculates the motion velocity, and repeats this measurement while shifting the measurement site by a small amount,
The velocity distribution image of the moving part in the living body is two-dimensionally displayed on the display device.
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の方法では超音波のドップラー効果
を利用しているため、運動速度の超音波の進行方向の成
分のみの測定で、運動速度の超音波の進行方向に対して
直交する方向の成分を測定できないため、真の運動速度
を測定できないばかりでなく、本来ベクトル量としての
運動速度の方向さえ知ることができない。さらに、例え
ば従来の方法でセクター型の探触子を用いて、セクター
走査させて二次元の運動速度表示させた場合、第7図に
示すように左から右に一様に流れる流体の運動速度の表
示は、図の左側では超音波ビームの進行方向でトランス
ジューサに近ずく方向に、図の右側ではトランスジュー
サから遠ざかる方向に、中央部分ではドップラ効果によ
る周波数シフトを検出することが不可能であるため運動
はまったくしていないよう表示してしまい、実際の運動
とは全くかけ離れた運動速度の表示をしてしまうという
問題を有していた。Problems to be Solved by the Invention However, since the conventional method uses the Doppler effect of the ultrasonic wave, only the component of the moving direction of the ultrasonic wave of the moving speed is measured, and the moving direction of the ultrasonic wave of the moving speed is measured. On the other hand, since the component in the direction orthogonal to that cannot be measured, not only the true motion velocity cannot be measured, but also the direction of the motion velocity originally as a vector quantity cannot be known. Furthermore, for example, when a sector type probe is used to perform a sector scan to display a two-dimensional motion velocity by a conventional method, as shown in FIG. 7, the motion velocity of a fluid flowing uniformly from left to right is obtained. On the left side of the figure, it is impossible to detect the frequency shift due to the Doppler effect in the direction of approaching the transducer in the traveling direction of the ultrasonic beam, the direction of moving away from the transducer in the right side of the figure, and in the center part. There is a problem that the motion is displayed as if the motion is not performed at all, and the motion speed is displayed that is far from the actual motion.
本発明は従来技術の以上のような問題を解決するもの
で、生体内部の運動部分の運動速度の超音波の進行方向
に対して直交する方向の運動速度成分と、運動速度の超
音波の進行方向の運動速度成分を同時に測定し、本来ベ
クトル量である生体内の運動部分の運動速度をベクトル
量として二次元ベクトル表示することを可能にする技術
を提供することを目的とするものである。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and a moving speed component in a direction orthogonal to the moving direction of an ultrasonic wave of a moving speed of a moving portion in a living body and a moving speed of the ultrasonic wave of a moving speed. It is an object of the present invention to provide a technique that enables simultaneous measurement of a motion velocity component in a direction and two-dimensional vector display of a motion velocity of a moving part in a living body which is originally a vector amount as a vector amount.
問題点を解決するための手段 本発明は、複数のチャンネルで同時に受波整相する並列
受波装置と、交互に各チャンネルの受波信号の符号を反
転して加算する加算器と、周波数スペクトラムを求める
第一の周波数分析器と、第一の速度演算器とを具備し、
複素信号変換器と、自己相関器もしくは第二の周波数分
析器と、第二の速度演算器とを備えることにより、上記
目的を達成するものである。Means for Solving the Problems The present invention is directed to a parallel wave receiving device that simultaneously wave-receives and phases a plurality of channels, an adder that alternately inverts and adds the sign of a received signal of each channel, and a frequency spectrum. A first frequency analyzer for determining and a first speed calculator,
The above object is achieved by providing a complex signal converter, an autocorrelator or a second frequency analyzer, and a second velocity calculator.
作 用 本発明は上記構成により、並列受波回路の各チャンネル
の受波信号の符号を交互に反転させながら加算し、加算
された受波信号の周波数スペクトラムを第一の周波数分
析器で演算する。このことは、生体内の運動部分の超音
波ビームの進行方向に対し直交する方向(チャンネル方
向)の運動によって生じる各チャンネル間の受波信号の
変化分を周波数スペクトラムとして求めることを意味
し、この周波数スペクトラムより生体内の運動部分の超
音波ビームの進行方向に対し直交する方向の運動速度を
求める。と同時に、受波信号のドップラ効果による位相
の変化を受波信号の自己相関関数の位相から求めるか、
または第二の周超数分析器で直接周波数分析することに
より求め、これより生体内部の運動部分の超音波ビーム
の進行方向の運動速度成分を演算することにより、生体
内部の運動をベクトル量として測定することができる。Operation According to the present invention, with the above-described configuration, the sign of the received signal of each channel of the parallel receiving circuit is alternately inverted and added, and the frequency spectrum of the added received signal is calculated by the first frequency analyzer. . This means that the change amount of the received signal between the channels caused by the movement of the moving part in the living body in the direction (channel direction) orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic beam is obtained as a frequency spectrum. From the frequency spectrum, the motion velocity in the direction orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic beam in the moving part in the living body is obtained. At the same time, the change in the phase of the received signal due to the Doppler effect is calculated from the phase of the autocorrelation function of the received signal,
Alternatively, it is obtained by directly performing frequency analysis with a second frequency superanalyzer, and by calculating the movement velocity component of the moving direction of the ultrasonic beam in the moving part inside the living body from this, the movement inside the living body is taken as a vector quantity. Can be measured.
実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。なお、実施例を説明するための全図において、同
一機能を有するものは同一符号をつけその繰り返しの説
明は省略する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same functions are designated by the same reference numerals and their repeated description will be omitted.
第1図から第3図は、本発明の一実施例を説明するため
の図であり、第1図は、その超音波診断装置の概略構成
を示すブロック図、第2図及び第3図は、並列受波回路
の詳細な構成の一例を示すブロック図である。1 to 3 are views for explaining one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus, FIG. 2 and FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an example of a detailed configuration of a parallel wave receiving circuit.
第1図に於て、1は超音波ビームを送受するための探触
子であり、第2図に示すように、n個の短冊状の振動子
(以下、エレメントと呼ぶ)を配列状に並べることによ
りトランスジューサを構成したものである。この探触子
1の各エレメント#1〜#nは、切換回路2に接続され
ている。In FIG. 1, reference numeral 1 is a probe for transmitting and receiving an ultrasonic beam. As shown in FIG. 2, n strip-shaped transducers (hereinafter referred to as elements) are arranged in an array. A transducer is formed by arranging them side by side. The elements # 1 to #n of the probe 1 are connected to the switching circuit 2.
この切換回路2は、送波時間の間は、n個のエレメント
#1〜#nのうち順次k個(第2図では10個)のエレメ
ントを選択し、送波時間の間だけk個のエレメントを送
波回路3に接続し、受波時間の間は、n個のエレメント
#1〜#nのうち、m個(第2図では4個)のエレメン
トからなるj個(第2図では4個)の隣あったチャンネ
ルを選択するように受波増幅器4に接続する。The switching circuit 2 sequentially selects k elements (10 elements in FIG. 2) from the n elements # 1 to #n during the transmission time, and the k elements are selected during the transmission time. The elements are connected to the wave transmission circuit 3, and during the reception time, j elements (in FIG. 2, in FIG. 2) of m elements (4 elements in FIG. 2) out of n elements # 1 to #n. 4) are connected to the receiving amplifier 4 so as to select adjacent channels.
前記送波回路3では、送波パルスを発生するばかりでな
く、送波パルスの位相制御も行い、前記k個のエレメン
トから送波される超音波ビームを制御する。5〜8は受
波整相回路で、前記j個のチャンネルを構成する各エレ
メントからの受波信号の位相を制御することにより、受
波時における指向性を制御している。9は受波整相回路
で位相整合された受波信号の符号を交互に反転するよう
に加算する加算器、10は基準パルス信号を90゜位相シフ
トする位相シフト器、11は加算器9で加算された受波信
号と送波信号の基準パルス信号とをミキシングするミキ
サ、12は90゜位相シフトされた基準パルス信号と受波信
号とミキシングするミキサ、13,14は前記ミキサ11,12の
出力をろ波し位相検波信号として出力するローパスフィ
ルタ(LPF)、15,16はLPFの位相検波信号をデジタル信
号に変換するA/D変換器、17,18はデジタル信号に変換さ
れた位相検波信号の低周波成分を除去するキャンセラ、
19は位相検波された受波信号の周波数スペクトラムを演
算する周波数分析装置、20は周波数分析装置19で求めら
れた周波数スペクトラムより、生体内部の運動部分の超
音波ビームの進行方向に対して直交する方向の運動速度
成分を演算する速度演算回路である。21は画像メモリ
で、速度演算回路20で求められた運動速度を一時記憶す
る。22はD/A変換器、23は切換回路、24は表示装置、25
は受波整相回路で、Bモード画像を表示するために受波
信号を位相整合する。26は検波器、27はA/D変換器、28
は画像メモリ、29はD/A変換器、30は切換回路である。1
01は移相器で、送波信号の基準パルス信号を90゜位相シ
フトする。102,103はミキサで、102は受波整相回路27で
位相整合された受波信号をミキシングし、103は移相器1
01で90゜位相シフトされた基準パルス信号と受波信号を
ミキシングする。104,105は前記ミキサー102,103の出力
をろ波し位相検出信号として出力するローパスフィルタ
ー(LPF)、106,107はA/D変換器で、LPFで得られた位相
検波信号をデジタル信号に変換する。108,109はキャン
セラで、デジタル信号に変換された位相検波信号の低周
波成分を除去する。110,111は遅延器で、位相検波信号
の一部を遅延させる。112は自己相関器で位相検波され
た信号から自己相関関数を演算する。113は第2の速度
演算器で自己相関関数から運動部分の超音波ビームの進
行方向の運動速度成分を演算する。The wave sending circuit 3 not only generates a wave sending pulse, but also controls the phase of the wave sending pulse to control the ultrasonic beam sent from the k elements. Reference numerals 5 to 8 are wave-reception phasing circuits, which control the phase of the wave-reception signal from each element forming the j channels to control the directivity at the time of reception. Reference numeral 9 is an adder for adding the received signals phase-matched by the wave rectifying circuit so that the signs of the received signals are alternately inverted, 10 is a phase shifter for phase-shifting the reference pulse signal by 90 °, and 11 is an adder 9. A mixer that mixes the added received signal and the reference pulse signal of the transmitted signal, 12 is a mixer that mixes the 90 ° phase-shifted reference pulse signal and the received signal, and 13 and 14 are mixers of the mixers 11 and 12. Low-pass filter (LPF) that filters output and outputs as phase detection signal, 15 and 16 are A / D converters that convert LPF phase detection signal to digital signal, and 17 and 18 are phase detection signals converted to digital signal A canceller that removes low-frequency components of the signal,
Reference numeral 19 is a frequency analysis device for calculating the frequency spectrum of the phase-detected received signal, and 20 is orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic beam of the moving part inside the living body, based on the frequency spectrum obtained by the frequency analysis device 19. It is a speed calculation circuit that calculates a motion speed component of a direction. An image memory 21 temporarily stores the motion velocity calculated by the velocity calculation circuit 20. 22 is a D / A converter, 23 is a switching circuit, 24 is a display device, 25
Is a wave reception phasing circuit, which phase-matches the reception signal for displaying a B-mode image. 26 is a detector, 27 is an A / D converter, 28
Is an image memory, 29 is a D / A converter, and 30 is a switching circuit. 1
01 is a phase shifter, which shifts the reference pulse signal of the transmitted signal by 90 °. 102 and 103 are mixers, 102 mixes the received signal whose phase is matched by the wave phasing circuit 27, and 103 is the phase shifter 1
In 01, the reference pulse signal and the received signal that are 90 ° phase-shifted are mixed. Reference numerals 104 and 105 are low-pass filters (LPFs) that filter the outputs of the mixers 102 and 103 and output as a phase detection signal. Reference numerals 106 and 107 are A / D converters, which convert the phase detection signal obtained by the LPF into a digital signal. Reference numerals 108 and 109 denote cancellers that remove low-frequency components of the phase detection signal converted into a digital signal. 110 and 111 are delay devices, which delay a part of the phase detection signal. Reference numeral 112 calculates an autocorrelation function from the signal phase-detected by the autocorrelator. A second velocity calculator 113 calculates the motion velocity component in the traveling direction of the ultrasonic beam in the motion part from the autocorrelation function.
以上のような構成において、以下その動作を説明する。The operation of the above configuration will be described below.
第2図は、4チャンネルが並列に且つ同時に受波し、ま
た、各チャンネルは4エレメントから構成された並列受
波回路の一実施例である。受波時に於て、各チャンネル
は、2エレメントずつずれながら構成され、計10エレメ
ントで同時に受波している。即ち受波整相回路5〜8の
出力がそれぞれ各チャンネルの出力に対応している。こ
こで、同時に受波するチャンネル数、各チャンネルを構
成するエレメント数、及び隣あったチャンネルのずれピ
ッチは任意に取ることができ、第3図に示すように、同
時に受波するチャンネル数は4、各チャンネルを構成す
るエレメント数を8、隣あったチャンネルのずれピッチ
を1エレメントにしてもよい。第2図に於て、切換回路
2によって選択された各エレメントは対応する受波増幅
器4に接続され、受波増幅器4の出力は受波整相回路5
〜8に入力されるが、受波時の指向性を制御するため
に、受波増幅器4の出力は受波増幅器4の入力となった
エレメントに対応した遅延時間を有する遅延器のタップ
に入力され、各チャンネルで位相制御されて加算され
る。隣あったチャンネルは2エレメント間隔のピッチで
並んでおり、空間的に2エレメント間隔の情報を並列に
チャンネルの数だけ、しかも同時に取り込むことができ
る。FIG. 2 shows an embodiment of a parallel wave receiving circuit in which four channels receive waves in parallel and simultaneously, and each channel is composed of four elements. At the time of receiving waves, each channel is configured to be shifted by 2 elements, and a total of 10 elements are receiving at the same time. That is, the outputs of the wave receiving and phasing circuits 5 to 8 correspond to the outputs of the respective channels. Here, the number of channels to receive simultaneously, the number of elements forming each channel, and the shift pitch of adjacent channels can be arbitrarily set, and as shown in FIG. 3, the number of channels to receive simultaneously is 4. The number of elements forming each channel may be eight, and the shift pitch between adjacent channels may be one element. In FIG. 2, each element selected by the switching circuit 2 is connected to the corresponding wave-receiving amplifier 4, and the output of the wave-receiving amplifier 4 is the wave-receiving phasing circuit 5.
8 is input, the output of the receiving amplifier 4 is input to the tap of the delay device having the delay time corresponding to the element that is the input of the receiving amplifier 4 in order to control the directivity at the time of receiving the wave. Then, the phase of each channel is controlled and added. Adjacent channels are arranged at a pitch of two element intervals, and spatially two element interval information can be fetched in parallel for the number of channels and simultaneously.
一方、送波時においては、少なくとも同時に受波するチ
ャンネルに接続されたすべてのエレメントが送波回路3
に接続され、各エレメントから、送波回路3で位相制御
された送波パルスに応じて指向性の制御された超音波ビ
ームが送波される。On the other hand, at the time of wave transmission, at least all the elements connected to the channels that receive waves at the same time are transmitted by the wave transmission circuit 3
And an ultrasonic beam whose directivity is controlled according to the transmission pulse whose phase is controlled by the transmission circuit 3 is transmitted from each element.
第1図に於て、受波整相回路5〜8から出力された同一
時刻の各チャンネルの受波信号は、加算器によって符号
を反転させながら加算される。加算器で加算された受波
信号の一部は、ミキサ11で送波信号の基準パルス信号と
ミキシングされ、LPF13で位相検波信号に変換される。
また他の一部は、ミキサー12で90゜位相シフトされた送
波信号の基準パルス信号とミキシングされ、LPF14で位
相検波信号に変換され、それぞれA/D変換器15,16でデジ
タル信号に変換されるが、このデジタルに変換された位
相検波信号は、互いに90゜位相シフトした関係、即ち、
複素共役の関係を持つ複素位相検波信号である。キャン
セラー17,18では、位相検波信号の中に含まれる生体内
組織の体動にともなう低周波数成分、いわゆるクラッタ
ー成分を除去する。周波数分析装置19に入力された、キ
ャンセラー17,18でクラッター成分の除去された複素位
相検波信号の周波数スペクトラムが演算される。この周
波数分析の演算において、生体内の運動にともなった超
音波ビームの各チャンネルにおける受波信号をf
(x)、受波信号の符号を反転させながら加算すること
を示す関数をh(x)と表現する。h(x)は第5図
(a)に示すように並列受波装置のチャンネルピッチに
等しい間隔で矩形波状に変化する関数である。加算器に
おいて加算された受波信号をg(x)とし、さらにG
(ω)をg(x)のフーリエ変換、またH(k)、F
(k)はそれぞれh(x)、f(x)のフーリエ変換と
すると以下の関係が成立する。In FIG. 1, the wave reception signals of the respective channels at the same time, which are output from the wave reception phasing circuits 5 to 8, are added by the adder while inverting the signs. A part of the received wave signal added by the adder is mixed with the reference pulse signal of the transmitted wave signal by the mixer 11, and converted into a phase detection signal by the LPF 13.
The other part is mixed with the reference pulse signal of the transmission signal whose phase is shifted by 90 ° by the mixer 12, converted into the phase detection signal by the LPF 14, and converted into the digital signal by the A / D converters 15 and 16, respectively. However, the digitally detected phase detection signals are 90 ° phase-shifted from each other, that is,
It is a complex phase detection signal having a complex conjugate relationship. The cancellers 17 and 18 remove low-frequency components, so-called clutter components, which are included in the phase detection signal and are associated with body movements of in-vivo tissues. The frequency spectrum of the complex phase detection signal from which the clutter component has been removed is calculated by the cancellers 17 and 18 input to the frequency analysis device 19. In the calculation of this frequency analysis, the received signal in each channel of the ultrasonic beam due to the movement in the living body is f
(X), a function indicating addition while inverting the sign of the received signal is expressed as h (x). h (x) is a function that changes into a rectangular wave shape at an interval equal to the channel pitch of the parallel wave receiving device, as shown in FIG. 5 (a). The received signal added by the adder is g (x), and G
Fourier transform of (ω) into g (x), H (k), F
If (k) is the Fourier transform of h (x) and f (x), respectively, the following relationship holds.
ここでVは測定しようとしている生体内の運動部分の超
音波ビームの進行方向に対し直交する方向の運動速度で
あり、また、H(k)はH(k)の複素共役を表してお
り、第5図(b)に示すようにk=2π/p、(pはチャ
ンネル間隔のピッチ)で鋭いピークを示す関係である。
一方、F(k)はブロードな関数であるから、その積で
表されるG(ω)は鋭いピークを示す関数となる。ま
た、ここで、周波数スペクトラムは、n個の超音波ビー
ムのパルス繰り返し周期Tの時間間隔の複素位相検波信
号で演算されているが、この個数iは、Bモード画像を
構成するための走査線数N、超音波ビームのパルス繰り
返し周期T、及び画像のフレームレートFからに次の関
係式 iTNF=1 (2) によって決定される。速度演算器20において、周波数ス
ペクトラムのピークをあたえるωPはこの周波数スペク
トラムより演算されるが、(2)式の制限により、超音
波診断画像にリアルタイム性を持たせるために、iを十
分に大きく取れず、周波数分解能が粗くなるため、周波
数スペクトラムモーメントとして求める ωP=ω・|G(ω)| (3) このωPから、生体内の運動部分の超音波ビームの進行
方向に対し直交する方向の運動速度成分Vは、 で求められ、生体運動部分の運動速度をベクトル量とし
て測定、表示が可能となる。 Here, V is a motion velocity in a direction orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic beam of the moving part in the living body to be measured, and H (k) represents a complex conjugate of H (k), As shown in FIG. 5 (b), there is a relationship showing a sharp peak at k = 2π / p, (p is the pitch of the channel interval).
On the other hand, since F (k) is a broad function, G (ω) represented by its product is a function showing a sharp peak. Further, here, the frequency spectrum is calculated by the complex phase detection signal at the time interval of the pulse repetition period T of the n ultrasonic beams, and the number i is the scanning line for forming the B-mode image. From the number N, the pulse repetition period T of the ultrasonic beam, and the frame rate F of the image, it is determined by the following relational expression iTNF = 1 (2). In the speed calculator 20, ω P that gives the peak of the frequency spectrum is calculated from this frequency spectrum. However, due to the limitation of the equation (2), i is made sufficiently large in order to give the ultrasonic diagnostic image real-time characteristics. Since it cannot be obtained and the frequency resolution becomes coarse, it is obtained as the frequency spectrum moment. Ω P = ω · | G (ω) | (3) From this ω P , it is orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic beam of the moving part in the living body. Direction velocity component V is It is possible to measure and display the movement velocity of the living body movement portion as a vector amount.
以上の説明から明らかなように本実施例によれば、隣合
う複数のチャンネルで並列に、しかも同時に受波し、加
算器で、各チャンネルの受波信号を交互に符号を反転し
ながら加算し、周波数分析器で求めた周波数スペクトラ
ムから、生体内運動部分の超音波ビームの進行方向と直
交する方向の運動速度成分を求めることができる。一
方、受波整相回路29で位相整合された受波信号の一部
は、ミキサー102で送波信号の基準パルス信号とミキシ
ングされ、LPF104で位相検波信号に変換される。また他
の一部は、ミキサー103で90゜位相シフトされた送波信
号の基準パルス信号とミキシングされ、LPF105で位相検
波信号に変換され、それぞれA/D変換器106,107でデジタ
ル信号に変換されるが、このデジタルに変換された位相
検波信号は、互いに90゜位相シフトした関係、即ち、複
素共役の関係を持つ複素位相検波信号である。キャンセ
ラー108,109では、クラッター成分を除去する。キャン
セラ108,109でクラッター成分の除去された複素位相検
波信号の一部は、遅延器110,111で遅延され、遅延され
た複素位相検波信号と、遅延されていない複素位相検波
信号が入力された自己相関器112では複素量としての自
己相関関数が求められる。いま、自己相関関数の実数部
をCr、虚数部をCiとすると、生体内の運動部分での超音
波ビームのドップラ効果による周波数シフトfdとの間に
は次の関係がある。As is clear from the above description, according to the present embodiment, the plurality of adjacent channels receive the signals in parallel and simultaneously, and the adder adds the received signals of the respective channels while alternately inverting the signs. From the frequency spectrum obtained by the frequency analyzer, it is possible to obtain the motion velocity component in the direction orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic beam in the moving part in the living body. On the other hand, a part of the received signal whose phase has been matched by the received wave phasing circuit 29 is mixed with the reference pulse signal of the transmitted signal by the mixer 102 and converted into a phase detection signal by the LPF 104. The other part is mixed with the reference pulse signal of the transmission signal whose phase is shifted by 90 ° by the mixer 103, converted into a phase detection signal by the LPF 105, and converted into a digital signal by the A / D converters 106 and 107, respectively. However, the digital-converted phase detection signals are complex phase detection signals having a 90 ° phase-shifted relationship, that is, a complex conjugate relationship. The cancellers 108 and 109 remove the clutter component. A part of the complex phase detection signal from which the clutter component has been removed by the cancellers 108 and 109 is delayed by the delay devices 110 and 111, and the delayed complex phase detection signal and the uncorrelated complex phase detection signal are input to the autocorrelator 112. Then, the autocorrelation function as a complex quantity is obtained. Now, letting the real part of the autocorrelation function be Cr and the imaginary part be Ci, there is the following relationship with the frequency shift fd due to the Doppler effect of the ultrasonic beam in the moving part in the living body.
ここで、Tは超音波ビームのパルス繰り返し周期であ
る。ドップラー効果は、生体内部の運動部分の超音波ビ
ームの進行方向の運動速度成分による超音波ビームの周
波数シフトであるから、速度演算器113において、自己
相関器112で計算された自己相関関数より(4)式の関
係よりfdを求め、これより生体内部の運動部分の超音波
ビームの進行方向の運動速度成分を求めることができ、
ベクトル情報としての生体内部の運動速度成分を求める
ことができる。 Here, T is the pulse repetition period of the ultrasonic beam. Since the Doppler effect is the frequency shift of the ultrasonic beam due to the motion velocity component in the traveling direction of the ultrasonic beam in the moving part inside the living body, in the velocity calculator 113, from the autocorrelation function calculated by the autocorrelator 112 ( From the relation of equation (4), fd can be obtained, and from this, the motion velocity component of the moving direction of the ultrasonic beam in the moving part inside the living body can be calculated,
The motion velocity component inside the living body as vector information can be obtained.
以上本実施例によれば、生体内部の運動部分の超音波ビ
ームの進行方向と、それに直交する方向の運動速度成分
が同時に測定でき、生体内部の運動部分の状態のベクト
ルとして測定表示ができる。As described above, according to the present embodiment, the moving direction of the ultrasonic beam in the moving part inside the living body and the moving velocity component in the direction orthogonal thereto can be measured at the same time, and can be measured and displayed as the vector of the state of the moving part inside the living body.
次に本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第4図は本発明の第2の実施例における超音波診断装置
の概略を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the outline of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention.
第4図において第1図と異なる点は、遅延器110,111お
よび自己相関器112の代わりに周波数分析器201を備えて
いる点である。この周波数分析器201において、複素位
相検波信号を直接周波数分析することにより、生体内運
動部分による超音波ビームのドップラー効果による周波
数シフトを直接演算し、生体内の運動部分の超音波ビー
ムの進行方向の運動速度成分を求めている。4 is different from FIG. 1 in that a frequency analyzer 201 is provided instead of the delay units 110 and 111 and the autocorrelator 112. In this frequency analyzer 201, by directly frequency-analyzing the complex phase detection signal, the frequency shift due to the Doppler effect of the ultrasonic beam due to the moving part in the living body is directly calculated, and the traveling direction of the ultrasonic beam in the moving part within the living body is calculated. The motion velocity component of is calculated.
発明の効果 以上のように本発明は、複数のチャンネルで同時に受波
整相する並列受波整相回路と、各チャンネル間の受波信
号を交互に反転させながら加算する加算器と、加算され
た受波信号を複素位相検波信号に変換する回路と、周波
数スペクトラムを演算する周波数分析器と、周波数スペ
クトラムより生体内の運動部分の速度を演算する速度演
算器を具備することにより、生体内運動部分の超音波パ
ルスビームの進行する方向の運動速度成分を求めること
ができ、従来の装置に於て、測定、表示できなかった正
確な生体内の運動部分の状態をベクトル情報として測
定、表示することが可能となり、非常に分かりやすい表
示で、正確な診断を行うことができる超音波診断装置を
提供することができ、その効果は大きい。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the present invention includes a parallel wave phasing circuit that simultaneously wave-phases a plurality of channels, an adder that adds the received signals between the channels while alternately inverting them, and A circuit for converting the received signal into a complex phase detection signal, a frequency analyzer for calculating the frequency spectrum, and a speed calculator for calculating the speed of a moving part in the living body from the frequency spectrum are provided. It is possible to obtain the motion velocity component in the traveling direction of the ultrasonic pulse beam of a part, and to measure and display the accurate state of the motion part in the living body as vector information that could not be measured and displayed by the conventional device. It is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of performing accurate diagnosis with a very easy-to-understand display, and its effect is great.
第1図は本発明の第1の実施例における超音波診断装置
の概略を示すブロック図、第2図は本発明の第1の実施
例における並列受波回路の一実施例の詳細を示すブロッ
ク図、第3図は本発明の第1の実施例における並列受波
回路の別の実施例の詳細を示すブロック図、第4図は本
発明の第2の実施例における超音波診断装置の概略を示
すブロック図、第5図(a)は加算器の特性を表わす線
図、第5図(b)は加算器の特性を周波数領域で表した
線図、第6図は従来の超音波診断装置の問題点を説明す
るための図である。 1……探触子、2……切替回路、3……送波回路、4…
…受波増幅器、5〜8……受波整相回路、9……加算
器、10……90゜位相器、11,12……ミキサ、13,14……LP
F、15,16……A/D変換器、17,18……キャンセラ、19……
周波数分析器、20……速度演算回路、21……画像メモ
リ、22……D/A変換器、23……切換回路、24……表示装
置、25……受波整相回路、26……検波器、27……A/D変
換器、28……画像メモリ、29……D/A変換器、30……切
換回路、101……90゜位相器、102,103……ミキサ、104,
105……LPF、106,107……A/D変換器、108,109……キャ
ンセラ、110,111……遅延器、112……自己相関器、113
……速度演算回路、201……周波数分析器。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block showing details of an embodiment of a parallel wave receiving circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing the details of another embodiment of the parallel wave receiving circuit in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an outline of the ultrasonic diagnostic apparatus in the second embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) is a diagram showing the characteristics of the adder, FIG. 5 (b) is a diagram showing the characteristics of the adder in the frequency domain, and FIG. 6 is a conventional ultrasonic diagnosis. It is a figure for explaining a problem of a device. 1 ... probe, 2 ... switching circuit, 3 ... transmission circuit, 4 ...
… Receiver amplifier, 5-8 …… Receiver phasing circuit, 9 …… Adder, 10 …… 90 ° phaser, 11,12 …… Mixer, 13,14 …… LP
F, 15,16 …… A / D converter, 17,18 …… Canceller, 19 ……
Frequency analyzer, 20 ... speed calculation circuit, 21 ... image memory, 22 ... D / A converter, 23 ... switching circuit, 24 ... display device, 25 ... receiving wave phasing circuit, 26 ... Detector, 27 …… A / D converter, 28 …… Image memory, 29 …… D / A converter, 30 …… Switching circuit, 101 …… 90 ° phase shifter, 102,103 …… Mixer, 104,
105 …… LPF, 106,107 …… A / D converter, 108,109 …… Canceller, 110,111 …… Delayer, 112 …… Autocorrelator, 113
...... Speed calculation circuit, 201 …… Frequency analyzer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古谷 伸昭 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−100236(JP,A) 特開 昭60−58131(JP,A) 特開 平1−99538(JP,A) 特開 平1−99539(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Nobuaki Furuya 3-10-1 Higashisanda, Tama-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Matsushita Giken Co., Ltd. (56) Reference JP-A-61-100236 (JP, A) Kai 60-58131 (JP, A) JP 1-99538 (JP, A) JP 1-99539 (JP, A)
Claims (2)
で生体内に送波し、その反射波を受波し、この受波信号
を増幅し、この増幅された受波信号を複数のチャンネル
で同時に受波整相する並列受波回路と、前記並列受波回
路の各チャンネルの受波信号を交互に符号を反転させて
加算する加算器と、送波繰り返し周波数の整数倍の周波
数を有し互いに複素共役関係にある一組の複素基準信号
と前記加算器に於て加算された受波信号とを混合して、
受波信号を複素信号に変換する第一の複素信号変換器
と、複素信号に変換された受波信号の周波数スペクトラ
ムを演算する周波数分析器と、周波数スペクトラムから
生体内の運動部分の超音波パルスビームの進行方向と直
交する方向の運動速度を演算する第一の速度演算器と、
送波繰り返し周波数の整数倍の周波数を有し互いに複素
共役関係にある一組の複素基準信号と前記増幅された受
波信号とを混合して、受波信号を複素信号に変換する第
二の複素信号変換器と、前記複素信号の遅れ時間を設け
て複素信号の自己相関関数を演算する自己相関器と、前
記自己相関器の出力から生体運動の超音波パルスビーム
の進行方向の速度を演算する第二の速度演算器とを具備
し、超音波パルスビームの進行方向及びそれと直交する
方向の速度ベクトル分布の測定及び表示することを特徴
とする超音波診断装置。Claim: What is claimed is: 1. An ultrasonic pulse beam is transmitted to a living body at a constant repetition cycle, the reflected wave is received, the received signal is amplified, and the amplified received signal is transmitted through a plurality of channels. A parallel wave receiving circuit that simultaneously wave-receives and phase-matches, an adder that alternately inverts the sign of the wave receiving signals of the channels of the parallel wave receiving circuit, and adds, and has a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency. By mixing a set of complex reference signals having a complex conjugate relationship with each other and the received signal added by the adder,
A first complex signal converter that converts the received signal into a complex signal, a frequency analyzer that calculates the frequency spectrum of the received signal that is converted into a complex signal, and an ultrasonic pulse of the moving part in the living body from the frequency spectrum A first speed calculator for calculating a motion speed in a direction orthogonal to the beam traveling direction,
A second set of a complex reference signal having a frequency that is an integer multiple of the transmission repetition frequency and having a complex conjugate relationship with each other and the amplified received signal are mixed to convert the received signal into a complex signal. A complex signal converter, an autocorrelator for calculating an autocorrelation function of a complex signal by providing a delay time of the complex signal, and a velocity in the traveling direction of an ultrasonic pulse beam of biological motion from the output of the autocorrelator And a second velocity calculator for measuring the velocity vector distribution in the traveling direction of the ultrasonic pulse beam and the direction orthogonal to the traveling direction, and displaying the velocity vector distribution.
で生体内に送波し、その反射波を受波し、この受波信号
を増幅し、この増幅された受波信号を複数のチャンネル
で同時に受波整相する並列受波回路と、前記並列受波回
路の各チャンネルの受波信号を交互に符号を反転させて
加算する加算器と、送波繰り返し周波数の整数倍の周波
数を有し互いに複素共役関係にある一組の複素基準信号
と前記加算器に於て加算された受波信号とを混合して、
受波信号を複素信号に変換する第一の複素信号変換器
と、複素信号に変換された受波信号の周波数スペクトラ
ムを演算する第一の周波数分析器と、周波数スペクトラ
ムから生体内の運動部分の超音波パルスビームの進行方
向と直交する方向の運動速度を演算する第一の速度演算
器と、送波繰り返し周波数の整数倍の周波数を有し互い
に複素共役関係にある一組の複素基準信号と前記増幅さ
れた受波信号とを混合して、受波信号を複素信号に変換
する第二の複素信号変換器と、前記複素信号の遅れ時間
を設けて複素信号の周波数スペクトラムを演算する第二
の周波数分析器と、前記第二の周波数分析器の出力から
生体運動の超音波パルスビームの進行方向の速度を演算
する第二の速度演算器とを具備し、超音波パルスビーム
の進行方向及びそれと直交する方向の速度ベクトル分布
の測定及び表示することを特徴とする超音波診断装置。2. An ultrasonic pulse beam is transmitted into a living body at a constant repetition period, the reflected wave is received, the received signal is amplified, and the amplified received signal is transmitted through a plurality of channels. A parallel wave receiving circuit that simultaneously wave-receives and phase-matches, an adder that alternately inverts the sign of the wave receiving signals of the channels of the parallel wave receiving circuit, and adds, and has a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency. By mixing a set of complex reference signals having a complex conjugate relationship with each other and the received signal added by the adder,
The first complex signal converter that converts the received signal into a complex signal, the first frequency analyzer that calculates the frequency spectrum of the received signal converted into a complex signal, and the A first velocity calculator for calculating the motion velocity in the direction orthogonal to the traveling direction of the ultrasonic pulse beam, and a set of complex reference signals having a frequency that is an integer multiple of the transmission repetition frequency and having a complex conjugate relationship with each other. A second complex signal converter that mixes the amplified received signal with each other to convert the received signal into a complex signal, and a second complex signal frequency delay calculating delay time of the complex signal. And a second velocity calculator for calculating the velocity in the traveling direction of the ultrasonic pulse beam of biological movement from the output of the second frequency analyzer, and the traveling direction of the ultrasonic pulse beam and It Orthogonal ultrasonic diagnostic apparatus characterized by measuring and display of the direction of the velocity vector distribution.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25886387A JPH0679601B2 (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Ultrasonic diagnostic equipment |
| US07/254,834 US4979513A (en) | 1987-10-14 | 1988-10-07 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| EP88117037A EP0312059B1 (en) | 1987-10-14 | 1988-10-13 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| DE88117037T DE3884547T2 (en) | 1987-10-14 | 1988-10-13 | Ultrasound diagnostic device. |
| US07/543,890 US5127418A (en) | 1987-10-14 | 1990-06-27 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25886387A JPH0679601B2 (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199537A JPH0199537A (en) | 1989-04-18 |
| JPH0679601B2 true JPH0679601B2 (en) | 1994-10-12 |
Family
ID=17326080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25886387A Expired - Fee Related JPH0679601B2 (en) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679601B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6491515B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-03-27 | キヤノン株式会社 | Automatic assembly apparatus and automatic assembly method |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP25886387A patent/JPH0679601B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0199537A (en) | 1989-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0092841B1 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| US5454372A (en) | Angle independent doppler in ultrasound imaging | |
| US4742830A (en) | Ultrasonic diagnosis apparatus for displaying the distribution of speed of movement of an internal part of a living body | |
| US5220923A (en) | Ultrasonic doppler blood flowmeter | |
| US4799490A (en) | Doppler ultrasonic diagnostic apparatus | |
| EP0312059B1 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| US4911171A (en) | Ultrasonic blood flow imaging apparatus | |
| JPH09299369A (en) | Ultrasonic continuous wave Doppler blood flow meter | |
| JPH0679601B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JPH0679603B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JPH0679604B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JPH0679602B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JPH0199541A (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| US5127418A (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| US5216639A (en) | Method for processing a doppler signal | |
| EP0474867B1 (en) | Method of processing doppler signal | |
| JPH084589B2 (en) | Ultrasonic Doppler diagnostic device | |
| JP3391578B2 (en) | Correlation device and flow information display device | |
| JPH0681615B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JPH0332653A (en) | Ultrasonic diagnostic device | |
| JPS6216746A (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JPS62204734A (en) | Ultrasonic doppler diagnostic apparatus | |
| JPH0499564A (en) | Ultrasonic doppler hemodromograph | |
| JPH0221255B2 (en) | ||
| JPH05220145A (en) | Ultrasonic device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |