JPH0199538A

JPH0199538A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0199538A
Application number: JP62258864A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Sakai; 郁夫坂井; Yasuhiro Nakamura; 恭大中村; Masami Kawabuchi; 川淵　正己; Nobuaki Furuya; 古谷　伸昭
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1989-04-18
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPH0679602B2

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】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。

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ツ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。

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ツプラー効果
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をさせた場合、第６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、中央部分ではドツプラ効果に
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。

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を測定し表示するこ
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。

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
受波回路と、交互に各チャンイ、ルの受波信号の符号を
反転して加算する加算器と、自己相関関数を求める自己
相関器と、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。

作　　　　用本発明は上記構成ｊ二より、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自己相関関数を自己相関器で演算す
る。このことは、生体内の運動部分の超音波ビームの進
行方向の対し直交する方向（ｙ′−ヤンネル方向）の運
動速度によって生じる各チャンネル間の受波信号の変化
分を自己相関関数の変化分に変換して求めることを意味
し、この自己相関関数の変化から生体内の運動部分の超
音波ビームの進行方向の対し直交する方向（ｆヤンネル
方向）の運動速度を演算する。

実施例以下、図面を参照しながら本発明の実施例（二ついて説
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。

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。

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
りトランスジー−サを構成したものである。この探触子
ｌの各エレメント≠１〜＋ｎは、切換回路２に接続され
ている。

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のうち順次に個（第２図では１０個）のエレ
メントを選択し、送波時間の間だけに個のエレメントを
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じ受波増幅器４に接続する。

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、前記に個のエレメン
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
信号と受波信号を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σ−パスフィルタ（ＬＰＦ　）、１５．１
６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．
２０は遅延器、２１は複素位相検波信号の自己相関関数
を演算する自己相関器、２２は自己相関器２１で演算さ
れた自己相関関数より、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、２３は画像メモリで、速度演算
回路２２で求められた運動速度を一時記憶する。２４は
Ｄ／Ａ変換器、２５は切換回路、２６は表示装置、２７
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。２８は検波器、２９はＡ／Ｄ変換
器、３０は画像メモリ、３１はＤ／Ａ変換器、３２は切
換回路である。

以上のような構成に於て、以下その動作を説明する。

第２図は、４チヤ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（二於て、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工レメント間隔のピッチで
並んでおり、空間的に２工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。

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。

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（二よって符
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、ＬＰＦ］３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−成分を除去する。遅
延器１９．２０では、キャンセラー１７．１８でクラッ
タ−成分の除去された複素位相検波信号の一部を遅延さ
せる。自己相関器２１では、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より、複素位相
検波信号の自己相関関数が、演算される。この演算にお
いて、自己相関関数は、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ｎは、Ｂモード画像を構成するため
の走査線数Ｎ１超音波ビームのパルス繰り返し周期Ｔ５
及び画像のフレームレートＦからに次の関係式％式％（１）によって決定される。速度演算器２２において、超音波
ビームのパルス繰り返し周期Ｔの間の自己相関関数の位
相の変化分φは、自己相関関数の実数部をＳｒ　、虚数
部をＳｉ　とすると、次式で求められる。

この自己相関の演算において、生体内の運動部分からの
反射による受波信号は、ピッチｐで配列された隣あった
チャンネルの受波信号の符号を反転させながら加算され
た結果、送波超音波ビームのパルス繰り返し周期Ｔの間
に位相φは、生体内の運動部分の超音波ビームの進行方
向の対し直交する方向（チャンネル方向）の運動速度Ｖ
によって位相が変化することより２π φ＝　　　ｖ’ｒ　　　　　　　　　　　　　（３）の
関係が成立し、このφから生体内の運動部分の超音波ビ
ームの進行方向の対し直交する方向（チャンネル方向）
の運動速度Ｖが計算できる。

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。

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
号を交互に符号を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
、自己相関関数を演算する自己相関器と、自己相関関数
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。

【図面の簡単な説明】

゛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
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・・・ＬＰＦ、　　１５．１
６・・・Ａ／Ｄ変換器、１７．１８・・・キャンセラ、
１９．２０・・・遅延器、２１・・・自己相関器、２２
・・・速度演算器、２３・・・画像メモリ、２４・・・
Ｄ／Ａ変換器、２５・・・切換回路、２６・・・表示装
置、２７・・・受波整相回路、２８・・・検波器、２９
・・・Ａ／Ｄ変換器、３０・・・画像メモリ、３１　・
・・Ｄ／Ａ変換器、３２・・・切換回路。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名！１
２　囚１１ｉｓ　　図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

超音波パルスビームを一定の繰り返し周期で生体内に送
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、前記自己相関関数の出力から生体内の運動部
分の速度を演算する速度演算器を具備し、生体内運動部
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。