JPH01151445A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH01151445A
JPH01151445A JP62308613A JP30861387A JPH01151445A JP H01151445 A JPH01151445 A JP H01151445A JP 62308613 A JP62308613 A JP 62308613A JP 30861387 A JP30861387 A JP 30861387A JP H01151445 A JPH01151445 A JP H01151445A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
low frequency
tissue
doppler
probe
Prior art date
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Pending
Application number
JP62308613A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoichi Sumino
住野 洋一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH01151445A publication Critical patent/JPH01151445A/ja
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、超音波と低周波振動との相互作用により生体
組織の硬さに関する特yi損を検出して診断情報として
利用する超音波診断装置に関する。
(従来の技術) 第4図に示すように人体等の被検体1の表面に低周波プ
ローブ2を接触させ、この低周波プローブ2から被検体
1内の組織Pに機械的に低周波撮動(fL:100Hz
程度)を印加してこの組織Pに機械的振動を発生させ、
この状態で被検体1の他の表面に接触させた超音波プロ
ーブ3からその組織Pに超音波(f+ :  3.75
MHz程度)を送受波してドプラ信号を検出することに
よりその組織の振動速度を検出して診断情報として利用
することが知られてあり、このような技術は次のような
文献に示されている。
”5ono−Elasticity: Hedical
Elasticity ImagesDerived 
From Ultrasound Signals i
n )lechani−cally Vibrated
 Targets” Robert H,Lerner
 etat、 Proc、 of the 16th 
Acoustical ImagingSymposi
um、 June 1987゜第4図において組織Pか
ら見た低周波プローブ2と超音波プローブ3とのなす角
度をθ°1組織組織光生した振動の速度を■とすると、
超音波プローブ3から組IMFに向けて送波された超音
波fHはその撮動によってy cosθに比例したドプ
ラ偏移fdを受けた後回−プローブ3によって受波され
、いわゆるドプラ信号を検出することができる。この場
合ドプラ偏移fdは周知のように次式によって得られる
fd = (2V cosθ)fH/C但し、C:音速 このようにして得られたドプラ偏移fdを基に組織Pの
振動速度Vを検出することができ、この振動速度Vはそ
の組織Pの機械的強度すなわち硬さを反映しており、こ
の硬さを把握することにより組織が正常組織か異常組織
かを識別することができる。すなわち組織の硬さを識別
パラメータとすることができる。
第5図(a)は低周波プローブ2によって印加される機
械(騒動の振幅波形を示すものでsmは最大振幅を示し
ている。また第5図(b)はその振動の速度波形を示す
ものでVMは最大速度を示している。第5図(a>、(
b)から明らかなように振幅と速度とは位相が90°ず
れた関係にある。
第3図は従来の超音波診断装置の構成を示すブロック図
で、正弦波発振器24で発生された低周波fLはパワー
アンプ23で増幅された後低周波プローブ2を介して被
検体の所望組織Pに印加される。クロックパルス発生器
6で発生されたクロックパルスによって制御されレート
パルス発生器5で発生されたレートパルスはパルサ4を
介して超音プローブ3に加えられ、超音波プローブ3は
レートパルスに同期して被検体1の所望相IPに超音波
を送波し反射されたエコー信号を受波する。
エコー信号は組織Pによってドプラ偏移を受けたドプラ
信号として超音波プローブ3により受波され電気信号に
変換された後プリアンプ8に加えられる。プリアンプ8
の出力信号はドプラ信号(偏移)を検出するために一対
のミキサ9,10以降に分岐されて加えられる。
ミキサ9に加えられた一方の信号は、レートパルスに同
期して参照信号発生器7から発生されて参照信号と乗算
された後LPF (ローパスフィルタ)12に加えられ
る。またミキサ10に加えられた他方の信号は、90”
位相器11を介して前記参照信号と90’位相の異なっ
た参照信号と乗算された後LPF13に加えられる。こ
のような乗算によってドプラ偏移fdを含んだ周波数成
分が得られ、一対のLPF12.13を通過させること
により高い周波数成分が除かれてドプラ偏移fdだけの
周波数成分をもった位相検波信号が得られる。レートパ
ルスに同期して被検体1の任意の深さに相当した組織を
設定するためのレンジゲートパルスがレンジゲート回路
14から出力され、一対のLPF12.13の出力と共
に各々一対のサンプルホールド回路15.16に加えら
れる。
このようなサンプルホールドによって所望組織のみのド
プラ偏移が検出され、各出力をBPF (帯域フィルタ
>17.18を通過させてオーディオ出力として取出す
と共に、A/D変換器19゜20を介して高速フーリエ
変換器21に加える。
高速フーリエ変換器21はディジタル信号を周波数分析
してこの結果をモニタ22上に2次元的に表示する。こ
れによって被検体1の所望組織Pの振動速度が2次元的
に表示されるので、これを観察することにより診断情報
として利用することができる。
第6図(a)乃至(C)は低周波プローブ2によって印
加される機械振動の速度波形(a)を基準にとった場合
の、ドプラ信号を演算出力するため(必要なデータ収集
時間十演算時間)に必要な時間幅τのきざみ幅(b)及
びドプラ偏移周波数fdを比較して示すものでおる。第
6図(b)の時間幅τは超音波の繰返し周波数をfrと
するとτ=N・(1/fr )で表わすことができ、低
周波fLの周期′@TLとするとては通常TL>τの関
係に設定される。このためドプラ偏移周波数fdは時間
幅τ内での振動速度Vの平均値に比例した値となり、(
C)のように(a)の波形と同一周波数で振動する波形
となる。
(発明が解決しようとする問題点) このJ:うに従来の超音波診断装置では低周波振動を発
生するタイミングと超音波を発生するタイミングとが非
同期に設定されているので、機械撮動のどの位相でドプ
ラ信号を検出するかを特定できないため有効な診断情報
が得られないという問題がおる。すなわち、ドプラ情報
を基に振動速度を2次元的に表示する場合、入力信号で
ある機械振動と出力信号であるドプラ信号とが同一周波
数で変化していたのでは、例えば撮動速度を輝度に対応
づけて2次元速度分布を2次元輝度分布として表示しよ
うとすると、入力変動に伴って出力される輝度が時間的
白黒に変化してしまうことになって診断情報としては不
適当となる。
本発明は以上のような事情に対処してなされたもので、
有効な診断情報を得るように構成した超音波診断装置を
提供することを目的とするものである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明は、低周波振動を超音
波の発生タイミングに同期して発生させることを特徴と
するものでおる。
(作 用) 超音波送受波の繰返しタイミングを決定しているレート
パルスに同期して、低周波プローブから低周波j騒動を
発生させる。これによって低周波振動の周期ごとに正確
にドプラ信号を検出することができるので、有効な診断
情報を得ることができる。
(実施例) 第1図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図で、1は被検体、2は低周波プローブ、3は超音波
プローブ、4はパルサ、5はレートパルス発生器、6は
クロックパルス発生器。
7は参照信号発生器、8はプリアンプ、9,10はミキ
サ、11は90”移送器、12.13はLPF、19.
20はA/D変換器、22はモニタ。
23はパワーアンプ、24は正弦波発振器である。
クロックパルス発生器6で発生されたクロックパルスに
よって制御されレートパルス発生器5で発生されたレー
トパルス3rは第2図(a)のように周期Trを基本周
期として、遅延線25によって所望の遅延特性を有する
ように制御された後パルサ4を介して超音波プローブ3
に加えられる。
−例として超音波プローブ3として電子セクタ用プロー
ブを用いたとすると、超音波プローブ5から送波された
超音波ビームは図のようにセクタ走査されて2次元的な
ドプラ情報が収集可能に構成されている。
レートパルスSrによって同期がとられかつ予め値mが
設定されたfL設定器34は、第2図(b)のようにS
rに同期した低周波パルスSTLを発生して正弦波発振
器24に加える。−例として図ではSTLの一周期TL
は、TL =m・l’−r(mは整数〉に設定した例で
示している。
STLが加えられた正弦波発振器24は第2図(C)の
ようにTLを一周期とする正弦波の低周波Soを発生し
、(ここでSoは第5図(b)に示したもと同様の(騒
動の速度波形であり振動波形とは90”位相が異なる)
パワーアンプ23を介して低周波プローブ(プランジャ
ー)2に加える。
これによって低周波プローブ2は機械振動を行うことに
より低周波(例えば100H2)を発生して被検体1の
所望組織Pに印加する。
組織Pでドプラ偏移fdを受けて超音波プローブ3で受
波されたドプラ信号はプリアンプ8を介して遅延線26
に加えられ、ここで遅延線26に対応した所望特性とな
るように制御された後加算器27に加えられる。加算器
27は全データの時間軸を揃えた後スイッチSWを介し
てドプラ偏移を検出するためにミキサ9,10に出力す
る。
超音波プローブ3によってセクタ走査する超音波ビーム
の1ラスクの情報を得るのに、第2図(C)の低周波S
oの位相Oo乃至360°のうちOoから時間τdだけ
遅れた幅τWなる時間内のデータを使うものとすると、
スイッチSWはこの時間τWだけオンされる。このスイ
ッチSWのオン、オフはイネーブル信号発生器33から
発生されるイネーブル信@Seによって制御される。
加算器27の出力は、イネーブル信@Seが“H″(H
iClh)レベルとなる時間τWだけスイッチSWがオ
ンされることによりミキサ9,10以降に加えられてド
プラ信号の演算が行われる。
一対のミキサ9,10からの各出力はLPFl 2,1
3.A/D変換器19.20を介してMHI  ()l
oving Target Indicator)フィ
ルタ28゜29に加えられる。このMTIフィルタ28
゜29は撮動速度以外に信号に含まれている動きの遅い
心臓の壁等のような物体からの不要な反射信@(クラッ
タと称される)を除去するためのものである。MTIフ
ィルタ28.29の出力は自己相関器30に加えられて
2次元的な周波数分析が行われ、ざらに平均速度演算部
31によってドプラ偏移fdに基づいた振動速度の平均
が求められる。この平均速度はDSC(デジタルスキャ
ンコンバータ)に入力された後、モニタ22に表示され
る。これは例えばfdk:基づいた撮動速度■を輝度に
対応づけて表示することができる。
τd、τWは任意に設定可能で必るが、τWはS/N特
性の点から第2図(C)の低周波Soの最大値を含む範
囲すなわち、速度が最大となる時点を含む範囲に設定す
ることが望ましい。このように低周波Soの位相を特定
してこの部分からのみ常にドプラ信号を検出することに
より、撮動速度によって一意的に定まったドプラ信号が
検出されるので有効な診断情報を1昇ることができる。
本実施例においては第2図(d>のイネーブル信号Se
がオンしている時間τWに6レ一ト分のデータを得る例
について示している。このようなデータ収集は低周波S
oの一周期TLごとに同じ割合で繰り返されることにな
る。例えばセクタ走査の全ラスタ(M)について行うと
すると、M・TLごとに1フレームのデータが得られる
ことになる。
次に本実施例の作用を説明する。
レートパルス3rに同期して低周波プローブ2から発生
された低周波機械振動が被検体1の所望組織Pに印加さ
れた状態で、超音波プローブ3がらレートパルスSrに
よって制御された超音波ビームが組織Pに送波される。
組織Pでドプラ偏移1“dを受けた超音波ビームはプロ
ーブ3によって受波されドプラ信号を含んだ信号として
プリアンプ8以降の受信回路に入力される。加粁器27
から出力された信号はイネーブル信号Seによってオン
制御されたスイッチSWを介して、所定時間τWのみミ
キサ9,10以降に入力されることによってドプラ信号
の検出が行われる。時間τd及びτWを設定することに
よりドプラ信号が検出される低周波機械振動の位相が特
定される。これによって撮動速度によって一意的に定ま
ったドプラ信号を検出することができる。
ドプラ偏移fdに基づいて演算された組IIPにおける
撮動速度は、例えば輝度に対応づけて2次元速度分布を
2次元輝度分布としてモニタ22に表示することができ
る。この場合ドプラ信号が検出されるタイミングは機械
振動の特定位相に設定されているため従来のように機械
撮動の変動に伴ってドプラ信号が変動することはない。
従って正確で有効な診断情報を得ることができる。
本実施例によって得られる組織Pの(騒動速度Vはこの
組織Pの硬さを反映しているので、この硬さを把握する
ことにより組織の状態を識別することができる。例えば
組織が音響的に均一であれば、モニタに表示される組織
の全体は同一速度で振動するので撮動速度は一様にI2
察される。しかし音響的に不均一な部分がある場合には
、撮動速度は一様に観察されないので異常組織が存在し
ていると判断できることになる。
本実施例ではイネーブル信号によってデータ収集期間τ
Wを制御するようにしたが、このτWのみ超音波の送受
波を停止させるような制御方法を行うこともできる。ま
た低周波(騒動の一周期TLをレートパルスの一周期T
rの整数倍(TL =m・Tr)とするのに、レートパ
ルスの一周期Trを基準にとった例で示したが、逆に低
周波振動の一周期TLを基準としてこれの1/整数にレ
ートパルスTrの一周期を設定するようにすることがで
きる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、低周波振動を超音波
の発生タイミングに同期して発生させるようにしたので
、ドプラ信号を正確に検出でき有効な診断情報を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図、第2図(a)乃至(d)は本実施例装置の作用を
説明するタイミングチャート、第3図は従来装置を示す
ブロック図、第4図は本発明の詳細な説明する概略図、
第5図(a>及び(b)は本発明の詳細な説明するタイ
ミングチャート、第6図(a)乃至(C)は従来装置を
説明するタイミングチャートである。 1・・・被検体、2・・・低周波プローブ、3・・・超
音波プローブ、5・・・レートパルス発生器、24・・
・正弦波発壁器、 33・・・イネーブル信号発生器、 34・・・fL設定器、 P・・・被検体の所望組織、SW・・・スイッチ、Sr
・・・レートパルス、3e・・・イネーブル信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被検体に低周波振動を印加してその所望組織を振
    動させこの組織に超音波を送受波してドプラ信号を検出
    することによりその振動速度を検出する超音波診断装置
    において、低周波振動を超音波の発生タイミングに周期
    して発生させる手段を備えたことを特徴とする超音波診
    断装置。
  2. (2)検出されたドプラ信号に基づいたドプラ情報を2
    次元的に表示する特許請求の範囲第1項記載の超音波診
    断装置。
JP62308613A 1987-12-08 1987-12-08 超音波診断装置 Pending JPH01151445A (ja)

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JP62308613A JPH01151445A (ja) 1987-12-08 1987-12-08 超音波診断装置

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JP62308613A JPH01151445A (ja) 1987-12-08 1987-12-08 超音波診断装置

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JPH01151445A true JPH01151445A (ja) 1989-06-14

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JP62308613A Pending JPH01151445A (ja) 1987-12-08 1987-12-08 超音波診断装置

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JP (1) JPH01151445A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02119851A (ja) * 1988-10-29 1990-05-07 Shimadzu Corp 超音波検査装置
EP0556257A4 (ja) * 1990-11-02 1994-08-31 The University Of Rochester
CN104960546A (zh) * 2015-07-16 2015-10-07 无锡市崇安区科技创业服务中心 一种用于巡检高铁钢轨的探伤车

Cited By (3)

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JPH02119851A (ja) * 1988-10-29 1990-05-07 Shimadzu Corp 超音波検査装置
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