JPS6216747A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
Ultrasonic diagnostic apparatusInfo
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- JPS6216747A JPS6216747A JP15607685A JP15607685A JPS6216747A JP S6216747 A JPS6216747 A JP S6216747A JP 15607685 A JP15607685 A JP 15607685A JP 15607685 A JP15607685 A JP 15607685A JP S6216747 A JPS6216747 A JP S6216747A
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野1
本発明は超音波診断装置、特に生体内運動部の運動速度
分布に関する速度の偏差量を測定表示することのできる
改良された超音波診断装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, particularly an improved ultrasonic diagnostic apparatus capable of measuring and displaying the amount of velocity deviation regarding the motion velocity distribution of a moving part in a living body. Regarding.
[従来の技術]
生体内の運動部、例えば心臓等の臓器あるいは循環器及
び血管内の血流又は体液流等の運動速度を測定するため
に、従来より超音波パルストアラ法が実用化されており
、生体内運動部からの反射エコーのドプラ周波数偏移に
よって運動速度を電気的に検出することができるが、こ
のような従来装置では、フーリエ変換等の複雑な計算手
法にJ:らなければならないため、予め定めた深度にお
番ノる限られた特定点の運動部の運動速度のみしか求め
ることができない。J−なわち、必要どされる広範囲の
血流等の速度分布を求めるためには、超8波パルスの送
受信を異なる目標点く深度方向〉に対しで多数回行い、
ぞの後これらを合成しな(JればならイTいため、速度
分布測定に長時間を要づることどなる。従って、従来の
方法では、生体内運動部の変動に追従した速度分布の測
定ができず、拍動による血流状態の変化等を実時間で観
測Jることが不可能であった。[Prior Art] The ultrasonic pulse alignment method has been put to practical use in order to measure the speed of movement of blood flow or body fluid flow in moving parts of a living body, such as organs such as the heart, or the circulatory system and blood vessels. Although the velocity of movement can be electrically detected by the Doppler frequency shift of the reflected echo from the moving part of the living body, such conventional devices require complicated calculation methods such as Fourier transformation. Therefore, only the movement speed of the movement part at a limited specific point located at a predetermined depth can be determined. In other words, in order to obtain the required velocity distribution of blood flow, etc. over a wide range, ultra-8 wave pulses are transmitted and received many times in the depth direction of different target points.
Therefore, it takes a long time to measure the velocity distribution. Therefore, in the conventional method, it is difficult to measure the velocity distribution that follows the fluctuations of the moving parts in the living body. Therefore, it was impossible to observe changes in blood flow conditions due to pulsation in real time.
そこで、本出願人は送受信される超音波パルスビームの
通過線上にある運動部の運動速度分布を−・度に実時間
で測定表示覆る装置を開発しlこ(特開11n 58−
188 /I33 )。Therefore, the present applicant has developed a device that can measure and display the motion velocity distribution of a moving part on the path line of the transmitted and received ultrasonic pulse beam in real time (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11n 58-).
188/I33).
従って、この装置によれば、例えば心臓の断層画像(B
モード)に重ねて心臓内の血流の動きをぞの速度分布と
ともに表示することができる。リ−<rわち、白黒で表
示した心臓内を赤(例えば正の速度)と青(例えば負の
速度)などで表わした血流が流れるJ:うに表示され、
更に速度はその高低によって輝度変調させて表示してい
る1、この結果、心臓内の血液の実時間の流れを極めて
正確に判断することができ、弁膜疾患、虚面す(1・先
人1)1の心疾患あるいは大動脈疾患等の診断に重要な
情))lを捉供づることが可能である。Therefore, according to this device, for example, a tomographic image of the heart (B
The movement of blood flow within the heart can be displayed together with the velocity distribution of the heart. Lee <r That is, blood flow shown in red (for example, positive velocity) and blue (for example, negative velocity) flows inside the heart, which is displayed in black and white.
In addition, the velocity is displayed by modulating the brightness depending on its height1.As a result, it is possible to judge the real-time flow of blood within the heart extremely accurately, and it is possible to prevent valvular disease, ischemia (1, predecessor 1). ) It is possible to capture and provide important information for the diagnosis of heart disease or aortic disease, etc.
[発明が解決しようとりる問題点I
VL艮扼Δ坪机力
しかし、前述した装置は所望範囲全域の血流等の速度分
布を実時間で4!1られるが、運動部の速度の分散の度
合い、づ゛なわら血流の流れ方が層流的か乱流的(渦流
的)かの識別あるい(ま血流の乱れの度合いなどを正確
に知ることができなかった。[Problems to be Solved by the Invention I VL艮扼Δ坪机力However, although the above-mentioned device can measure the velocity distribution of blood flow, etc. over the entire desired range by 4:1 in real time, it is difficult to It was not possible to accurately determine whether the blood flow was laminar or turbulent (vortex-like), or to determine the degree of turbulence in the blood flow.
この分散は、運動反射体の平均速度に対応り−るドプラ
周波数信号の偏差量に相当し、このドプラ周波数信号の
偏差量は一般にスペクI〜ルの広がりを表わづ−もので
ある。This dispersion corresponds to the amount of deviation of the Doppler frequency signal corresponding to the average velocity of the moving reflector, and the amount of deviation of this Doppler frequency signal generally represents the spread of the spectrum.
従って、ドプラ周波数信号の偏差h)を求めることによ
り運動部の運動速度分布にお(Jる分散を表示すること
かできる。Therefore, by determining the deviation h) of the Doppler frequency signal, it is possible to display the dispersion (J) in the motion velocity distribution of the moving part.
発明の目的
−3一
本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、送受信される超音波ビーム通過線上の運動部
の平均速度に対応づ−るドプラ周波数信号の偏差mを実
時間で測定し運動部におりる個々の構成物の速度の分散
を表示する改良された超音波診断装置を捉供ガることに
ある。Purpose of the Invention-3 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to reduce the deviation m of the Doppler frequency signal corresponding to the average velocity of the moving part on the transmission and reception ultrasound beam passing line. The aim is to provide an improved ultrasonic diagnostic device that measures in real time and displays the dispersion of velocities of individual components entering the moving part.
[問題点を解決づるための手段及び作用]前記目的を達
成するために、本発明は、超音波パルスビームを一定の
繰返し周波数で生体内に送信し反用波を受信増幅して表
示する超音波診断装置において、送信繰返し周波数の整
数倍の周波数を有し互いに複素関係にある一組の複素基
準信号と受信高周波信号とを混合して受信高周波信号を
複素信号に変換する複素信号変換器ど、複素信号から生
体内の低速運動部の信号を除去する複素ディレーライキ
セン[うど、前記複素信号の偏角を演算する偏角演算器
と、一定時間遅延された複素信号の偏角を得るための遅
延線を備え遅延n¥ fi!l差を右する2個の複素信
号の偏角差を演算する偏角差演算器と、前記偏角差演算
器の出力信号の変動成分を平均化づるための平均回路と
、各部の出力信号から偏角差の偏差ff1)を演算りる
偏差油Cフ器と、を含み、生体内運動部の運動速度の偏
差分布を測定及び表示することを特徴とする。[Means and effects for solving the problems] In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic pulse beam that transmits an ultrasonic pulse beam into a living body at a constant repetition frequency, receives and amplifies the reaction waves, and displays them. In a sound wave diagnostic device, a complex signal converter mixes a received high-frequency signal with a set of complex reference signals having a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency and has a complex relationship with each other to convert the received high-frequency signal into a complex signal. , a complex delay reikisen that removes signals of low-speed moving parts in the living body from the complex signal; and a declination calculator for calculating the declination of the complex signal; Equipped with a delay line of n\fi! an argument difference calculator for calculating the difference in argument between two complex signals that make up the difference; an averaging circuit for averaging fluctuation components of the output signal of the argument difference calculator; and output signals of each part. The device is characterized in that it includes a deviation oil C function which calculates the deviation ff1) of the deviation angle difference from ff1), and measures and displays the deviation distribution of the movement speed of the moving part in the living body.
以上のような構成によれば、運動部から得られた受信高
周波信号は複素信号に変換され、ぞして、この受信複素
信号の運動速度成分を表わす偏角が求められる。次いで
、前記受信信号の偏角とこれに所定周期遅れた受信信号
の偏角どの偏角差が演算され、この偏角差が対象となる
運動部の速度に対応した最終的なドプラ周波数信号に相
当するものであるから、偏角差から運動部の実際の速度
が求められる。According to the above configuration, the received high-frequency signal obtained from the moving part is converted into a complex signal, and then the argument representing the motion velocity component of this received complex signal is determined. Next, the difference in declination between the declination of the received signal and the declination of the received signal delayed by a predetermined period is calculated, and this declination difference is converted into a final Doppler frequency signal corresponding to the speed of the target moving part. Since they are equivalent, the actual speed of the moving part can be determined from the deviation angle difference.
本発明は、前記偏角差の分散(偏差)を求めるものであ
り、この分散は平均値の回りに偏角差(周波数)がどれ
たり散らばっているかを示づものである。従って、この
分散は複素信号の偏差から求められ、具体的には前記平
均回路で1qられた偏角差の平均値と運動部の個々の構
成物の速度を表わす偏角差との差を演算して、これとド
プラ周波数信号の電力どによりドプラ周波数信号の偏差
が求められる。The present invention is to obtain the dispersion (deviation) of the declination difference, and this dispersion indicates whether the declination difference (frequency) is scattered around the average value. Therefore, this variance is obtained from the deviation of the complex signal, and specifically, the difference between the average value of the argument differences calculated by the averaging circuit and the argument differences representing the speeds of the individual components of the moving part is calculated. Then, the deviation of the Doppler frequency signal is determined from this and the power of the Doppler frequency signal.
[実IAI!例」
以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明4−る
。[Actual IAI! EXAMPLES Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図には、本発明に係る超盲波診!I′i装置Nが示
され−(おり、安定な高周波信号を発生づる水晶発振器
(O20)10の出力は分周同期回路12に供給され、
該分周同期回路12によって所望周波数の各秤出力信号
が得られる。FIG. 1 shows the ultra-blind wave diagnosis according to the present invention! I′i device N is shown in which the output of a crystal oscillator (O20) 10 which generates a stable high frequency signal is supplied to a frequency dividing synchronization circuit 12,
Each scale output signal of a desired frequency is obtained by the frequency division synchronization circuit 12.
これらの出力信号は、超音波パルスビーム送受信用の繰
返し周波数(51号1001複素変換のための複素基準
信号102.ioa、超音波送受信結果の表示を行うた
めの掃引同明信号106、及び装置各部の同期作用を行
うクロック信号108を含む。前記複素基準信号102
.10/1は、送信用繰返し周波数1Δ号の整数倍の周
波数を右Jる送信パース1〜波の周波数foに等しく、
かつnいに位相がπ/2だけ異なる複素関係をなり信号
波形5in2π fot 、 cos2π fotから
成る。These output signals include a repetition frequency for ultrasonic pulse beam transmission and reception (No. 51 1001, a complex reference signal 102.ioa for complex conversion, a sweep same signal 106 for displaying the ultrasonic transmission and reception results, and each part of the device). a clock signal 108 for synchronizing the complex reference signal 102;
.. 10/1 is equal to the frequency fo of the transmission pulse 1 to wave that has a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency 1Δ,
The signals have a complex relationship in which the phases differ by π/2 and consist of signal waveforms 5in2π fot and cos2π fot.
前記送受信用の繰返し周波数信号100は、送受波制御
器14を介して電子走査用探触子1Gに供給され、該探
触子を励振し、超音波パルスビームを被検体90内に送
信する。被検体90からの反射工=1−は探触子によっ
て電気信号に変換され、送受波制御器11から高周波増
幅器18へ送られて所望の増幅作用が施された後、Bモ
ードあるいはMモード表示を行うための出力信号として
検波器20及びΔ/D変換器22を介してDSC24に
供給され、カラーTVモニタ30で輝石変調され表示さ
れる。The repetition frequency signal 100 for transmission and reception is supplied to the electronic scanning probe 1G via the transmission/reception controller 14, excites the probe, and transmits an ultrasonic pulse beam into the subject 90. The reflector =1- from the object 90 is converted into an electrical signal by the probe, sent from the wave transmitting/receiving controller 11 to the high frequency amplifier 18, where it is subjected to the desired amplification action, and then displayed in B mode or M mode. The signal is supplied as an output signal to the DSC 24 via the detector 20 and the Δ/D converter 22, and is pyroxene-modulated and displayed on the color TV monitor 30.
前記送受波制御器14は、前記探触子16の超音波パル
スビームを電気的な角度偏向等によって走査さげ、この
超音波パルスビームで被検体90を周期的に走査し、あ
るいは所望の偏向角にで走査を停庄するためなどに設け
られている。The wave transmitting/receiving controller 14 scans and lowers the ultrasonic pulse beam of the probe 16 by electrical angle deflection or the like, and periodically scans the object 90 with the ultrasonic pulse beam, or adjusts the ultrasonic pulse beam to a desired deflection angle. It is provided for purposes such as stopping scanning.
本発明は生体内運動部の運動法1良分布に対する偏角差
の偏差量を実時間で測定し運動部におりる個々の構成物
の速度の分散を求めることに特徴を右1)でおり、まず
偏差量を演綽ツる前に現時刻の受信信号と1周期前の受
信信号との偏角差(ドプラ周波数偏移)を高速にで求め
る。このために、本発明は、超音波受信信号を複素変換
しており、前記高周波増幅器18の他方の出力は、複素
信号変換器32に供給され複素信号に変換される。The present invention is characterized by measuring in real time the amount of deviation of the declination difference with respect to the motion method 1 good distribution of the moving part in the living body and finding the dispersion of the velocity of each component that falls into the moving part. First, before calculating the amount of deviation, the argument difference (Doppler frequency shift) between the received signal at the current time and the received signal one cycle before is determined at high speed. For this purpose, in the present invention, the ultrasonic reception signal is subjected to complex conversion, and the other output of the high frequency amplifier 18 is supplied to the complex signal converter 32 and converted into a complex signal.
この複素信号変換器32は位相検波器を含む一組のミ4
−サ34a 、34bを有し、各ミキサにおいで前記受
信高周波信号がイれぞれ前記複素基準信号102.1(
Elと演算され、これらの複素基準信号は、前述したよ
うにHいにπ/2だCプ位相の異なる複素関係にあるた
め、各ミキサーから高周波信号に対応した複素信号を出
力することができる。This complex signal converter 32 includes a set of micro-4s including a phase detector.
- mixers 34a and 34b, and in each mixer, the received high frequency signal is mixed with the complex reference signal 102.1 (
As mentioned above, these complex reference signals have a complex relationship with different phases of π/2, so each mixer can output a complex signal corresponding to a high frequency signal. .
各ミキサは混合検波作用によって入力された受信高周波
信号と複素基準信号5tn2πfot 。Each mixer receives a received high frequency signal and a complex reference signal 5tn2πfot inputted by a mixed detection function.
CO32π fotとの画周波数の和と差の周波数の信
号を出力し、これら両信号が低域通過フィルタ36a、
36bにυ(給され、差の周波数成分のみが取り出され
る。このミキサ34a、34bの入力信号である受信高
周波信号はドプラ情報を含むパルス波であり、複素基準
信号102,104は単一周波数の連続波である。従っ
て、上記差の周波数成分にもドプラ情報が含まれること
どく【す、この差の周波数成分を検出すれば運動部の速
度を求めることができる。It outputs signals of the sum and difference frequencies of image frequencies with CO32π fot, and these two signals are passed through a low-pass filter 36a,
36b, and only the difference frequency component is extracted. The received high-frequency signals, which are the input signals of the mixers 34a and 34b, are pulse waves containing Doppler information, and the complex reference signals 102 and 104 are single-frequency signals. It is a continuous wave.Therefore, the frequency component of the above difference also contains Doppler information.By detecting the frequency component of this difference, the speed of the moving part can be determined.
前記複素基準信号102は、送信用高周波信号の繰返し
周波数f の整数倍の周波数f。を右し、その振幅を1
どすれば、
5in2πfot −(i)
なるi[弦波電圧信号にて示される。そして、探触子1
6で受信される受信高周波信号は送信周波数をf。とす
れば、
5in(2πf t +2πf6 t) −(
2)にて示される。ただし、fdはドプラ偏移周波数で
ある。The complex reference signal 102 has a frequency f that is an integral multiple of the repetition frequency f of the transmission high-frequency signal. to the right and its amplitude to 1
What to do, 5in2πfot −(i)
i [indicated by a sinusoidal voltage signal. And probe 1
The received high frequency signal received at 6 has a transmission frequency of f. Then, 5in(2πf t +2πf6 t) −(
2). However, fd is the Doppler shift frequency.
一方、ミキサ34aでは複素基準信号102と受信高周
波信号との積がとられるので、(1)式と(2)式との
積が求められる。いま式を簡単【Jするために、この積
を2倍にした次式でミキサ34. aの出力信号を表わ
づ゛。On the other hand, since the mixer 34a multiplies the complex reference signal 102 and the received high frequency signal, the product of equations (1) and (2) is obtained. Now, to simplify the equation [J], mixer 34. represents the output signal of a.
cos2πf6 j C03(4πfot +2πf
d t)・・・(3)
この出力は低域通過フィルタ36aで2fo+faの周
波数が除去されるので、その出力信号は、CO327T
f6 t ・・・(4)とな
る。cos2πf6 j C03(4πfot +2πf
d t)...(3) This output is filtered by the low-pass filter 36a to remove the frequency of 2fo+fa, so the output signal is CO327T
f6 t...(4).
また、使方の複素信号104は前記複素基準信号どπ/
2だ【プ位相が異なるので、
cos2πfot ・(5)な
る余弦波電圧信号で示される。Moreover, the complex signal 104 used is the complex reference signal π/
2. Since the phase is different, it is expressed as a cosine wave voltage signal cos2πfot (5).
上記と同様に、ミキサ34. bの混合検波作用及び低
域通過フィルタ36bの作用によって、フィルタ36b
の出ノj信号は、
5102π fdt ・
・・(6)なる信号となる。前記(4)式の信号を実数
部に、そして(6)式の信号を虚数部に対応させると受
信高周波信号は複素信号に変換されたこととなる。As above, mixer 34. By the mixed detection action of b and the action of the low-pass filter 36b, the filter 36b
The output j signal is 5102π fdt ・
...(6) becomes the signal. If the signal of equation (4) is made to correspond to the real part and the signal of equation (6) is made to correspond to the imaginary part, the received high frequency signal is converted into a complex signal.
これら両信号を複素形式Zで表わすと、Z=cos2y
r fdt +jsin2yr fdt −
(7)と置ける。When these two signals are expressed in complex form Z, Z=cos2y
r fdt +jsin2yr fdt −
(7) can be placed.
以上のようにして複素変換された複素信号Z1ま、△D
変換器38a、38bににってデジタル信号に変換され
、次段の複素ディレーラインキャンを了う40に入力さ
れる。前記AD変換器へはクロック信号108が供給さ
れており、該クロック信号によるサンプリングが行われ
る。The complex signals Z1, △D, which have been complex-transformed as described above
The signal is converted into a digital signal by converters 38a and 38b, and input to the next stage 40 which completes the complex delay line scan. A clock signal 108 is supplied to the AD converter, and sampling is performed using the clock signal.
そして、前述した複素ディレーラインキャンセラ40は
、生体内の静止部あるいは低速運動部からの受信信号を
除去して運動部のみの速度信号を取り出すために用いら
れる。一般に、生体からの例えば血流信号には血管壁、
心臓壁等の(Jぼ静止している生体組織からの反射信号
(クラッタ)が混入し、この信号は血流からの反則信号
に比較して通常強大なため血流測定に著しい妨害を与え
る。The above-described complex delay line canceller 40 is used to remove signals received from stationary parts or low-speed moving parts in the living body and extract velocity signals from only the moving parts. In general, for example, blood flow signals from a living body include blood vessel walls,
Reflected signals (clutter) from stationary biological tissues such as the heart wall are mixed in, and this signal is usually stronger than the countersignal from the blood flow, so it significantly interferes with the blood flow measurement.
このため、複素ディレーラインキャンセラ/IOで運動
部からの信号のみを検出すれば、画像信号の品質を向上
さ(することができる。Therefore, the quality of the image signal can be improved by detecting only the signal from the moving part using the complex delay line canceller/IO.
この複素ディレーラインキャンセラ40は、繰返し信号
の1周期丁に一致するI延時間を有するディレーライン
/I2a、42bを備え、各ディレ一ラインは1周期の
中に含まれるクロックパルスの数に等しい記憶素子から
成るメモリ又はシフ1〜レジスタから形成することがで
きる。そして、これらディレーライン42a、42bに
は、それぞれ差演算器44a、44bが接続されており
、差演算器44に」;つでディレーライン42の入力、
すなわち現時刻の信号と1周期前の信号とを同一深度に
おいて逐次比較して信号の1周期間の差を演算する。This complex delay line canceller 40 includes delay lines/I2a and 42b having an I delay time corresponding to one period of a repetitive signal, and each delay line has a memory equal to the number of clock pulses included in one period. It can be formed from a memory consisting of an element or a shift register. Difference calculators 44a and 44b are connected to these delay lines 42a and 42b, respectively.
That is, the signal at the current time and the signal one cycle before are successively compared at the same depth to calculate the difference between one cycle of the signals.
従って、静止あるいは低速度の生体組織からの反射信号
は現時刻の信号と1周期前の信号との間に変化がなく、
あるいは変化が小さいため、差演算器44の出力は零に
近くなる。また、速度の速い、例えば血流信号の出力は
大きな値として検出され、これによって前述したクラッ
タを確実に抑圧することがで′きる。Therefore, there is no change in the reflected signal from stationary or low-velocity living tissue between the current time signal and the signal one cycle ago.
Alternatively, since the change is small, the output of the difference calculator 44 becomes close to zero. In addition, a high-velocity output, for example, a blood flow signal, is detected as a large value, thereby making it possible to reliably suppress the above-mentioned clutter.
前記ディレーラインキャンセラ40の作用を以下に演算
式で説明する。なお、実施例においては、ディレーライ
ンキャンセラ40への入力はデジタル信号であるが、説
明を簡単にするためにアナログ信号にて説明を行う。The operation of the delay line canceller 40 will be explained below using an arithmetic expression. In the embodiment, the input to the delay line canceller 40 is a digital signal, but to simplify the explanation, an analog signal will be used.
ディレーライン4.2aの入力cos2π fdtの1
周期遅延された出力は、
cos2π fd(t−■)
で示され、この結果、差演算器44aの出力×1は、
X =cos2πf t −CO327E fd
(t −T )d
・・・(8)
どなる。Delay line 4.2a input cos2π fdt 1
The period-delayed output is expressed as cos2π fd(t-■), and as a result, the output ×1 of the difference calculator 44a is: X = cos2πf t −CO327E fd
(t-T)d...(8) Shout.
また、ディレーライン42bの入力5in2π fdt
の1周期遅延された出力は、
5in2π fd (t−T)
で示され、この結果差演棹器441)の出力y1は、y
1=sin2yr fdt−stn2πfd(t−r
)・・・(9)
となる。In addition, the input of the delay line 42b is 5in2π fdt
The output delayed by one period is denoted by 5in2π fd (t-T), and as a result, the output y1 of the difference calculator 441) is
1=sin2yr fdt-stn2πfd(t-r
)...(9) becomes.
以上のようにして、各差演算器4−4a 、 44.1
)の出力には、それぞれ× 、■ なる(i号が出力さ
れる。従って、11を速信号が除去された信号×1゜y
lは偏角演算器46によって、次式に従って演算処理さ
れ、偏角θ1が求められる。As described above, each difference calculator 4-4a, 44.1
), the outputs are x and ■ (i), respectively. Therefore, 11 is the signal from which the speed signal has been removed x 1゜y
l is computed by the argument calculator 46 according to the following equation, and the argument θ1 is obtained.
°i“1fd(t−−;)
また、1周期分遅延された出力信号x、yも同様にして
求められ、これらの出力信号は次式%式%
これらの出力信号×、■2は偏角演算器46によって、
次式に従って演算処理され、1周期分遅延された信号の
偏角θ2が求められる。°i"1fd(t--;) In addition, the output signals x and y delayed by one period are obtained in the same way, and these output signals are expressed by the following formula% formula% These output signals ×, ■2 are biased By the angle calculator 46,
Arithmetic processing is performed according to the following equation, and the argument angle θ2 of the signal delayed by one period is determined.
・・・(13)
次いで、偏角θ 、θ から、偏角差θ1−02 (八
〇)が偏角差演算器48で、下記の演算式によって求め
られる。(13) Next, the argument difference θ1-02 (80) is calculated from the argument angles θ and θ by the argument difference calculator 48 using the following calculation formula.
八〇=01−02
上式に(8) 、 (9) 、 (11)、 (12)
式を代入し、式を整理すると、次式になる。80=01-02 In the above formula, (8), (9), (11), (12)
Substituting the formula and rearranging the formula yields the following formula.
△θ−tan (tan2πfdT )−(2π■)
・ fd ・・・(14)すなわ
ち、送信繰返し周期Tは定数であるから、偏角差△θは
ドプラ偏移周波数fdに比例し、従って血流速度に比例
づ”ることになる。また、偏角差へ〇はそれぞれ正及び
負の値を取るので±πの間だけ測定可能となり、これに
よって運動速度の方向性を得ることができる。△θ−tan (tan2πfdT )−(2π■)
・ fd (14) That is, since the transmission repetition period T is a constant, the argument difference Δθ is proportional to the Doppler shift frequency fd, and therefore proportional to the blood flow velocity. Since the declination angle difference 〇 takes positive and negative values, respectively, it can be measured only between ±π, and thereby the directionality of the motion speed can be obtained.
このようにして超音波ビームの通過線上の各点において
、一定時間間隔をもつ2個の複素信号を連続的に求めて
偏角差演算処理を行えば、極めて高速に実時間で超音波
が送波される広い範囲の運動部の運動速度を得ることが
できる。In this way, if two complex signals with a fixed time interval are continuously obtained at each point on the ultrasound beam's passage line and the argument difference calculation processing is performed, ultrasound can be transmitted extremely quickly in real time. It is possible to obtain a wide range of motion speeds for the moving parts.
また、前記偏角差へ〇は信号の変動成分や装置から発生
する雑音成分を含むので、これら雑音成分を除去するた
めに平均回路54ににって平均偏角差が求められる(こ
の平均偏角差をtSOで表わす)。In addition, since the declination difference 〇 includes signal fluctuation components and noise components generated from the device, the average circuit 54 calculates the average declination difference in order to remove these noise components. The angle difference is expressed as tSO).
前記平均回路54は、ディレーライン58にて1周期遅
延した出力を現時刻の入力信号に加算器56にて加算し
、再びこの出力をディレーライン58に供給する操作を
繰り返す。しかし、単にこの操作を繰り返していくと、
加算回数の増加に伴い、出力値が逐次増大し、ついには
飽和する。そこで、実施例においては、重み何回路60
が設置ノられ、出力を減衰させて入力と加算している。The averaging circuit 54 repeats the operation of adding the output delayed by one cycle on the delay line 58 to the input signal at the current time using the adder 56 and supplying this output to the delay line 58 again. However, if you simply repeat this operation,
As the number of additions increases, the output value increases successively and finally reaches saturation. Therefore, in the embodiment, the weight circuit 60
is installed, the output is attenuated and added to the input.
すなわち、減衰量をαとすれば、現時刻の信号より例え
ば10周期前の信号はα10だけ減衰して現時刻の信号
と加算されるので、出力に与える影9i度が小さくなり
、低速フィルタや移動平均回路と同様の平均機能を果た
すことが可能となる。また、重み付回路60の重み付量
を変えることに」こり、平均化の度合いを変更すること
が可能となる。In other words, if the attenuation amount is α, then a signal that is, for example, 10 cycles before the current time signal will be attenuated by α10 and added to the current time signal, so the influence of 9i degrees on the output will be small, and a slow filter or It becomes possible to perform the same averaging function as a moving average circuit. Furthermore, by changing the weighting amount of the weighting circuit 60, it is possible to change the degree of averaging.
以上のようにして、平均偏角差△0は、ΔO−く2π■
〉・ fd ・・・(15)どして求め
られ、この結果、平均ドプラ偏移周波易に求められる。As described above, the average declination difference △0 is ΔO−ku2π■
〉・fd (15) As a result, the average Doppler shift frequency can be easily obtained.
次に、前記平均偏角差へ〇から求められる運動部にa3
りる個々の構成物の速度の分散について説明覆る。この
分散は偏差演算器62により演算されており、差演算器
44a、441)の出力は自乗算器68.70にて2乗
され、この自乗算器68゜70の出力信号は加算器72
で加算される。これを演算式で説明する。Next, add a3 to the moving part obtained from ○ to the average declination angle difference
This explains the dispersion of the velocities of the individual constituents. This variance is calculated by the deviation calculator 62, and the outputs of the difference calculators 44a, 441) are squared by the square multipliers 68, 70, and the output signals of the square multipliers 68, 70 are squared by the adder 72.
is added. This will be explained using an arithmetic expression.
前記の(8) 、 (9)式から次式が求められる。The following equation can be obtained from equations (8) and (9) above.
この加算器72の出力信号はドプラ偏移周波数信号のパ
ワー、?Jなわち電力(電圧の2乗)に比例する値であ
り、この信号の振幅をなめらかにするため、また装置か
ら発生する刹1音信号を除去するために、平滑器74に
入力する(本発明において平滑器74は必ずしも使用な
くてもJ、い)。The output signal of this adder 72 is the power of the Doppler shift frequency signal, ? J is a value proportional to the power (voltage squared), and is input to the smoother 74 in order to smooth the amplitude of this signal and to remove the one-tone signal generated from the device. In the invention, the smoother 74 does not necessarily have to be used.
また、偏角差Δθと平均偏角差へ〇とを差演算器64に
入力し、その差(Δθ−八〇へを求める。Further, the argument difference Δθ and the average argument difference 0 are input to the difference calculator 64, and the difference (Δθ−80) is calculated.
次に、そのt信号を2乗算器66に人力し、差の2乗(
Δθ−八θへ2を求める。この信号と、前記平滑器74
の出力どを乗算器76で乗算する。Next, the t signal is input to the square multiplier 66, and the square of the difference (
Find 2 to Δθ−8θ. This signal and the smoother 74
A multiplier 76 multiplies the output of
この信号を総和器78に入力し、偏角信号系の総和を求
める。ここで総和とは繰返し信号の1周期(T)前の値
と加算するものであり(前記平均回路54を使用しても
よい)、この信号を次のJ:うに表わす。This signal is input to a summator 78 to obtain the sum of the argument signal system. Here, the sum is added to the value of the repeated signal one cycle (T) before (the above-mentioned averaging circuit 54 may be used), and this signal is expressed as the following J:.
ΣP・(Δθ−])2 ・・・(17)ま
た、前記平滑器74の出力を総和器80に供給してその
総和を求める。ΣP·(Δθ−])2 (17) Also, the output of the smoother 74 is supplied to a summator 80 to obtain the sum.
この信号を次のように表わす。This signal is expressed as follows.
ΣP ・・・(18)
次いで、各総和器78.80の出力を除算器82に供給
して総和器78の出力を80の出力で割る。また、総和
器78.80として前記平均回路54を使用してもよい
。従って、除算器82の出ノjをDで表わすと、
となる。Dは分散に近似し、その平方根は標卑偏差を近
似するものどなるので、Dの平方根を求めることも容易
である。ΣP...(18)
The output of each summer 78 and 80 is then provided to a divider 82 to divide the output of summer 78 by the output of 80. Further, the averaging circuit 54 may be used as the summator 78.80. Therefore, if the output j of the divider 82 is represented by D, it becomes as follows. Since D approximates the dispersion and its square root approximates the standard deviation, it is easy to find the square root of D.
以」二のようにして、得られたドプラ信号情報は切換器
84を介してDSC24に供給され、カラーTVモニタ
30上にBモードあるいはM七−ドの偏差及び運動速度
分布画像が表示される。従って、例えば心臓内の血流の
流れが極めC正確に表示され、層流的な流れあるいは乱
流的・渦流的な流れを確認することができる。As described above, the Doppler signal information obtained is supplied to the DSC 24 via the switch 84, and a B-mode or M-mode deviation and motion velocity distribution image is displayed on the color TV monitor 30. . Therefore, for example, the flow of blood in the heart can be displayed extremely accurately, and laminar flow or turbulent/eddy flow can be confirmed.
また、本発明において、モニタ30のブラウン管として
、カラーブラウン管を用いて運動方向を異なる色で識別
する。例えば、正の速度を赤、負の速度を青、また速度
偏差の大きさを緑で、更に制止している組織からの反射
エコーを白で表示すれば、偏差の大きさは色調の変化と
して表示でき、生体内の組織m造、血流の方向、速度及
び速度偏差情報を同時に表示し、極めて高密度の診断情
報を捉供することができる。Further, in the present invention, a color cathode ray tube is used as the cathode ray tube of the monitor 30, and the direction of movement is identified by different colors. For example, if positive velocity is displayed in red, negative velocity is displayed in blue, the magnitude of velocity deviation is displayed in green, and the reflected echo from the restraining tissue is displayed in white, the magnitude of the deviation is displayed as a change in color tone. In-vivo tissue structure, blood flow direction, velocity, and velocity deviation information can be displayed simultaneously, and extremely high-density diagnostic information can be captured and provided.
[発明の効果]
」ズー1−説明1ノたように、本発明によれば、超音波
受信信号を複素変換してドプラ周波数偏移を表わリー偏
角差を求め、この偏角差から偏差量を求めるようにした
ので、超音波ビーム軸に沿った送受信超音波パルスビー
ムの通過線上にある生体内の運動部の運動速度分布、例
えば、血流速度分布が連続的に求められ、動きのある部
分に対しで極めて正確2−7診断情報が得られる。この
どき、演粋処理のための遅れ時間は送信繰返し周期の数
倍の遅れ時間のみであるため実質的に実時間でこれらの
分布を表示可能である。[Effects of the Invention] As described in Section 1-Explanation 1, according to the present invention, the received ultrasonic signal is complex-transformed to represent the Doppler frequency shift, the Lie declination difference is obtained, and the Lie declination difference is calculated from this declination difference. Since the amount of deviation is determined, the motion velocity distribution of the moving part in the living body on the passage line of the transmitted and received ultrasound pulse beam along the ultrasound beam axis, for example, the blood flow velocity distribution, is continuously determined, and the motion Very accurate 2-7 diagnostic information can be obtained for certain parts of the system. Nowadays, since the delay time for abstract processing is only several times the transmission repetition period, it is possible to display these distributions in substantially real time.
第1図は本発明に係る超音波診断装置の実施例を示J説
明図である。
10 ・・・ 水晶発信器(O20)
12 ・・・ 分周同期回路
14 ・・・ 送受波制御器
16 ・・・ 電子走査用探触子
30 ・・・ カラー−FVモニタ
32 ・・・ 複素信号変換器
34a、3.11)・・・ミキリ−
36a 、36b ・・・ 低域フィルタ/10
・・・ 複素ディレーラインキトンセラ42a 、
42b 、 50 − ティレーyイン44a 、
44b 、52−M演算器
46 ・・・ 偏角波9γ器
48 ・・・ 偏角差演算器
54 ・・・ 平均回路
62 ・・・ 偏差演算器
7/l ・・・ 平滑器
100 ・・・ 繰返し周波数信号
102.10/I ・・・ 複素基準信号106 ・・
・ 掃引同期信号
108 ・・・ クロック信号。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 10... Crystal oscillator (O20) 12... Frequency division synchronization circuit 14... Wave transmission/reception controller 16... Electronic scanning probe 30... Color-FV monitor 32... Complex signal Converter 34a, 3.11)...Mikiri 36a, 36b...Low pass filter/10
... Complex delay line Chiton Sera 42a,
42b, 50-tilay in 44a,
44b, 52-M computing unit 46... polarization wave 9γ unit 48... polarization difference computing unit 54... averaging circuit 62... deviation computing unit 7/l... smoother 100... Repetition frequency signal 102.10/I... Complex reference signal 106...
- Sweep synchronization signal 108... Clock signal.
Claims (2)
内に送信し反射波を受信増幅して表示する超音波診断装
置において、送信繰返し周波数の整数倍の周波数を有し
互いに複素関係にある一組の複素基準信号と受信高周波
信号とを混合して受信高周波信号を複素信号に変換する
複素信号変換器と、複素信号から生体内の低速運動部の
信号を除去する複素ディレーラインキャンセラと、前記
複素信号の偏角を演算する偏角演算器と、一定時間遅延
された複素信号の偏角を得るための遅延線を備え遅延時
間差を有する2個の複素信号の偏角差を演算する偏角差
演算器と、前記偏角差演算器の出力信号の変動成分を平
均化するための平均回路と、各部の出力信号から偏角差
の偏差量を演算する偏差演算器と、を含み、生体内運動
部の運動速度の偏差分布を測定及び表示することを特徴
とする超音波診断装置。(1) In an ultrasonic diagnostic device that transmits an ultrasonic pulse beam into a living body at a constant repetition frequency and receives, amplifies, and displays the reflected waves, two beams having a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency and have a complex relationship with each other are used. a complex signal converter that mixes a set of complex reference signals and a received high-frequency signal to convert the received high-frequency signal into a complex signal; a complex delay line canceller that removes a signal of a low-speed moving part in the living body from the complex signal; An argument calculating unit that calculates the argument angle of a complex signal, and a argument calculator that calculates the argument difference between two complex signals having a delay time difference, which is equipped with a delay line to obtain the argument angle of the complex signal delayed by a certain time. A difference calculator, an averaging circuit for averaging the fluctuation components of the output signal of the argument difference calculator, and a deviation calculator for calculating the amount of deviation of the argument difference from the output signals of each part, and An ultrasonic diagnostic device characterized by measuring and displaying a deviation distribution of motion speeds of moving parts in the body.
、複素信号に含まれる雑音成分又は装置から発生する雑
音成分を除去するために平滑器が設けられていることを
特徴とする超音波診断装置。(2) The deviation calculator according to claim (1), characterized in that a smoother is provided to remove noise components contained in the complex signal or noise components generated from the device. Diagnostic equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15607685A JPS6216747A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15607685A JPS6216747A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6216747A true JPS6216747A (en) | 1987-01-24 |
JPH0222659B2 JPH0222659B2 (en) | 1990-05-21 |
Family
ID=15619778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15607685A Granted JPS6216747A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6216747A (en) |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP15607685A patent/JPS6216747A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0222659B2 (en) | 1990-05-21 |
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