JPH03202052A - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents
超音波ドプラ診断装置Info
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- JPH03202052A JPH03202052A JP34119789A JP34119789A JPH03202052A JP H03202052 A JPH03202052 A JP H03202052A JP 34119789 A JP34119789 A JP 34119789A JP 34119789 A JP34119789 A JP 34119789A JP H03202052 A JPH03202052 A JP H03202052A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
この発明は被検体内の血流等の運動反射体の速度を測定
する超音波ドプラ診断装置、特に運動反射体の三次元速
度を測定するものに関する。
する超音波ドプラ診断装置、特に運動反射体の三次元速
度を測定するものに関する。
[従来の技術]
従来より、被検体内の運動部、例えば心臓等の臓器、循
環器及び血管内の血流、体液流等の運動反射体の速度を
測定するため、超音波パルスドプラ法を利用した超音波
ドプラ診断装置が実用化されている。
環器及び血管内の血流、体液流等の運動反射体の速度を
測定するため、超音波パルスドプラ法を利用した超音波
ドプラ診断装置が実用化されている。
この超音波ドプラ診断装置においては、被検体内に超音
波パルスを一定の繰返し周期で送信し、被検体内の運動
反射体からの反射波におけるドプラ偏移周波数を検出す
ることによって運動反射体の速度を検出している。
波パルスを一定の繰返し周期で送信し、被検体内の運動
反射体からの反射波におけるドプラ偏移周波数を検出す
ることによって運動反射体の速度を検出している。
このような超音波ドプラ診断装置における反射波の周波
数偏移(ドプラシフト)の2次元分布測定には、例えば
特開昭58−188433号公報等に示されている自己
相関による演算装置が利用されている。
数偏移(ドプラシフト)の2次元分布測定には、例えば
特開昭58−188433号公報等に示されている自己
相関による演算装置が利用されている。
すなわち、従来の超音波ドプラ診断装置によれば、被検
体内から得られた反射波についての受信信号を複素信号
に変換し、この複素信号の共役積をとり積分する自己相
関を演算し、この自己相関値から周波数偏移を演算算出
している。
体内から得られた反射波についての受信信号を複素信号
に変換し、この複素信号の共役積をとり積分する自己相
関を演算し、この自己相関値から周波数偏移を演算算出
している。
そして、このようにして得られた周波数偏移は超音波ビ
ームの方向についての運動反射体の速度に対応している
ため、この周波数偏移の大きさから速度を求めている。
ームの方向についての運動反射体の速度に対応している
ため、この周波数偏移の大きさから速度を求めている。
ところが、このような超音波ドプラ診断装置において、
単一の超音波ビームで反射波から算出した場合に得られ
る速度は、超音波ビーム方向の動径速度のみである。
単一の超音波ビームで反射波から算出した場合に得られ
る速度は、超音波ビーム方向の動径速度のみである。
このため、従来は超音波ビームの放射面に射影された速
度を求めるため、運動反射体(特に血流)の運動方向を
Bモード断層像における血管の走行状態等から推定し、
この方向を手作業で人力し、得られた速度値を補正して
いた。しかし、この方法では実時間で運動反射体の移動
速度が測定できず、また心腔内皿流のように血流方向が
推定できない場合や、臓器等でその移動方向が推定でき
ない場合には補正ができないという問題点があった。
度を求めるため、運動反射体(特に血流)の運動方向を
Bモード断層像における血管の走行状態等から推定し、
この方向を手作業で人力し、得られた速度値を補正して
いた。しかし、この方法では実時間で運動反射体の移動
速度が測定できず、また心腔内皿流のように血流方向が
推定できない場合や、臓器等でその移動方向が推定でき
ない場合には補正ができないという問題点があった。
また、交差ビーム法と呼ばれる方法では、異なる位置か
ら超音波ビームを放射し、一つの運動反射体に対する異
なる方向からの速度信号を求め、これを合成することに
より正確な運動方向に基づいた速度を求めている。
ら超音波ビームを放射し、一つの運動反射体に対する異
なる方向からの速度信号を求め、これを合成することに
より正確な運動方向に基づいた速度を求めている。
しかし、この方法では2つのビームで一つの運動反射体
からの反射波を正確に受信しなければならず、装置が複
雑となり、特に肋骨に保護された心臓等のように、超音
波ビームを挿入する位置や角度が限定される部位には適
用か困難であるという問題点かあった。
からの反射波を正確に受信しなければならず、装置が複
雑となり、特に肋骨に保護された心臓等のように、超音
波ビームを挿入する位置や角度が限定される部位には適
用か困難であるという問題点かあった。
そこで、本出願人は特願昭60−292112号におい
て運動反射体の二次元速度を測定できる超音波ドプラ診
断装置について提案した。
て運動反射体の二次元速度を測定できる超音波ドプラ診
断装置について提案した。
この装置においては、セクタ走査型の超音波プローブよ
り、所定の超音波パルス信号を順次送信し、被検体内の
運動反射体によって反射された反射波を順次受信する。
り、所定の超音波パルス信号を順次送信し、被検体内の
運動反射体によって反射された反射波を順次受信する。
そして、任意の一方向からの受信信号に基づいて求めら
れた第1の自己相関器出力とこの第1の方向と微小の偏
向角度の差を有する第2の方向の受信信号から得られた
第2の自己相関器出力を比較してセクタ走査のビーム方
向に垂直な接線速度を演算算出する。
れた第1の自己相関器出力とこの第1の方向と微小の偏
向角度の差を有する第2の方向の受信信号から得られた
第2の自己相関器出力を比較してセクタ走査のビーム方
向に垂直な接線速度を演算算出する。
このようにして得られた接線速度は、被検体内の同一距
離における運動反射体の速度ベクトルのビーム方向に垂
直な成分を示しており、この接線速度と動径速度とから
二次元速度ベクトル、すなわち速度の絶対値及び角度を
求めることができる。
離における運動反射体の速度ベクトルのビーム方向に垂
直な成分を示しており、この接線速度と動径速度とから
二次元速度ベクトル、すなわち速度の絶対値及び角度を
求めることができる。
そして、このベクトルの角度は運動反射体の運動方向を
示すものであり、運動方向を含んだ速度ベクトルは同一
ビーム内の速度分布の全てにおいて、かつ超音波送受波
領域の全てについて求められるので、正確な運動方向に
基づいた運動反射体の速度を測定することができる。
示すものであり、運動方向を含んだ速度ベクトルは同一
ビーム内の速度分布の全てにおいて、かつ超音波送受波
領域の全てについて求められるので、正確な運動方向に
基づいた運動反射体の速度を測定することができる。
ここで、従来の二次元速度ベクトル測定について図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
第5図に示すように、超音波プローブ10は所定周波数
の超音波ビームをセクタ走査する。そして、所定の距離
に存在する運動反射体12によって得られる反射波より
、周波数偏移を検出し、超音波ビームの動径方向の速度
成分を得ることができる。
の超音波ビームをセクタ走査する。そして、所定の距離
に存在する運動反射体12によって得られる反射波より
、周波数偏移を検出し、超音波ビームの動径方向の速度
成分を得ることができる。
すなわち、図における超音波ビームのに番目およびに+
1番目の2つの反射波より得られる運動反射体12の動
径方向の速度成分を各々Urk。
1番目の2つの反射波より得られる運動反射体12の動
径方向の速度成分を各々Urk。
Urk+1とする。そして、このセクタ走査面内におけ
るに、に+1番目の超音波ビーム間では、その距離が微
小なため、運動反射体12の速度が変化しないと仮定し
ても良い。そこで、両者の速度を同一の速度Ukとおけ
ば、各々の超音波ビーム方向の速度成分は次の式で表わ
される。
るに、に+1番目の超音波ビーム間では、その距離が微
小なため、運動反射体12の速度が変化しないと仮定し
ても良い。そこで、両者の速度を同一の速度Ukとおけ
ば、各々の超音波ビーム方向の速度成分は次の式で表わ
される。
U rk −Uk−cosθk −(1)U
rk+l =Uk−cosθに+1 −(2)こ
こで、図に示すようにθに、θに+1は、klに+1番
目の超音波ビームと運動反射体の移動方向のなす角度で
ある。
rk+l =Uk−cosθに+1 −(2)こ
こで、図に示すようにθに、θに+1は、klに+1番
目の超音波ビームと運動反射体の移動方向のなす角度で
ある。
そして、このに番目とに+1番目の超音波ビーム間の角
度をδφとすると、θにとθに+1には次の関係がある
。
度をδφとすると、θにとθに+1には次の関係がある
。
θに+1−θに+δφ ・・・(3)そこ
で、上記(1)式と(2)式の差分をδUrkとすると
、これは次のように表わされる。
で、上記(1)式と(2)式の差分をδUrkとすると
、これは次のように表わされる。
δUrk −Urk+1−Urk
−Uk ・1cos (θに+δφ) −cosθk)
・・・(4) そして、このδφを十分中さい値とすれば(δφ<<1
)、δUrkは次のように表わすことが寸きる。
・・・(4) そして、このδφを十分中さい値とすれば(δφ<<1
)、δUrkは次のように表わすことが寸きる。
δU rk #−Uk ・ (5Inek )
・ δφ・・・ (5) 一方、第5図より明らかなように、接線方向の速度成分
(接線成分)をUtkとすれば、UkとUtkの間には
次の関係がある。
・ δφ・・・ (5) 一方、第5図より明らかなように、接線方向の速度成分
(接線成分)をUtkとすれば、UkとUtkの間には
次の関係がある。
Uk −slnθに−TJtk ・ (6)従って
、(5)、 (6)式からUtkは次のように表わす
ことができる。
、(5)、 (6)式からUtkは次のように表わす
ことができる。
Utk−一δUrk/δφ ・ (7)そして、U
rk+l 、U rkは、従来のドプラ法により検出
することができ、またδφは超音波診断装置に固有の定
数であり、予め分っている。このため、(7)式によっ
て接線成分Utkを求めることができる。
rk+l 、U rkは、従来のドプラ法により検出
することができ、またδφは超音波診断装置に固有の定
数であり、予め分っている。このため、(7)式によっ
て接線成分Utkを求めることができる。
このようにして得られた接線成分Utkと動径成分Ur
kより運動反射体の二次元速度ベクトルの大きさUkと
その方向、すなわち超音波ビームと運動反射体12の運
動方向のなす角度θkが次式から求められる。
kより運動反射体の二次元速度ベクトルの大きさUkと
その方向、すなわち超音波ビームと運動反射体12の運
動方向のなす角度θkが次式から求められる。
Uk −fi石77□7百 ・・・(8)=1
θに−tan (Utk/Urk) −(9
)次に、この二次元速度を検出する超音波ドプラ診断装
置について、第6図に基づいて説明する。
)次に、この二次元速度を検出する超音波ドプラ診断装
置について、第6図に基づいて説明する。
第5図における超音波プローブ10によって得られた運
動反射体12の反射信号は、直交検波器(図示せず)に
よって検波され、90度位相の異なる受信信号I、Qと
してウオールフィルタ20a、20bに導入される。こ
のウオールフィルタ20a、20bは、受信信号中にお
いて存在する固定反射体からの信号成分を除去するもの
であり、ウオールフィルタ20a、20bによって不要
な信号成分が除去された信号が複素自己相関器22に供
給される。この複素自己相関器22は、90度位相の異
なる信号I、 Qをそれぞれ実数部、虚数部として処理
する。
動反射体12の反射信号は、直交検波器(図示せず)に
よって検波され、90度位相の異なる受信信号I、Qと
してウオールフィルタ20a、20bに導入される。こ
のウオールフィルタ20a、20bは、受信信号中にお
いて存在する固定反射体からの信号成分を除去するもの
であり、ウオールフィルタ20a、20bによって不要
な信号成分が除去された信号が複素自己相関器22に供
給される。この複素自己相関器22は、90度位相の異
なる信号I、 Qをそれぞれ実数部、虚数部として処理
する。
すなわち、入力信号に対し、所定の遅延を施すと共に、
複素共役積を算出することによってドプラ偏移周波数に
よって示される実数部Rx、虚数部Ryの相関信号が得
られる。
複素共役積を算出することによってドプラ偏移周波数に
よって示される実数部Rx、虚数部Ryの相関信号が得
られる。
この相関信号は、動径速度演算部24に導入され、ここ
で相関信号の偏角を求め、これによってドプラ偏移周波
数を算出する。そして、このドプラ偏移周波数によって
運動反射体12の動径方向の運動速度成分Urを求め、
これを出力する。
で相関信号の偏角を求め、これによってドプラ偏移周波
数を算出する。そして、このドプラ偏移周波数によって
運動反射体12の動径方向の運動速度成分Urを求め、
これを出力する。
一方、複素自己相関器22からの出力である自己相関信
号は、複素自己相関器26にも供給される。そして、こ
の複素自己相関器26において、動径速度成分Urの差
分δUrに相当する演算を行い、この演算結果について
の相関信号を接線速度演算部28に供給する。
号は、複素自己相関器26にも供給される。そして、こ
の複素自己相関器26において、動径速度成分Urの差
分δUrに相当する演算を行い、この演算結果について
の相関信号を接線速度演算部28に供給する。
この接線速度演算部28においては、動径速度成分の差
分δUrを超音波ビーム間の角度δφで除算することに
より接線方向の速度成分(接線速度成分)Utを算出す
る。
分δUrを超音波ビーム間の角度δφで除算することに
より接線方向の速度成分(接線速度成分)Utを算出す
る。
このようにして動径速度演算部24によって得られた動
径速度成分Ur及び接線速度演算部28によって得られ
た接線速度成分Utはそれぞれ絶対速度演算器30及び
角度演算器32の両方に供給される。
径速度成分Ur及び接線速度演算部28によって得られ
た接線速度成分Utはそれぞれ絶対速度演算器30及び
角度演算器32の両方に供給される。
絶対速度演算器30においては、供給される接線速度成
分Utと動径速度成分Urの2乗和の平方根を算出し、
これを絶対速度値Uとして出力する。
分Utと動径速度成分Urの2乗和の平方根を算出し、
これを絶対速度値Uとして出力する。
一方、角度演算器32においては、供給される接線速度
成分Ut及び動径速度成分Urの比の逆正接を算出する
ことにより、θkを求め、これをある基準方向θ。に対
する角度φに変換し、これを出力する。
成分Ut及び動径速度成分Urの比の逆正接を算出する
ことにより、θkを求め、これをある基準方向θ。に対
する角度φに変換し、これを出力する。
このようにして超音波ビームのセクタ走査面内において
、運動反射体の二次元速度、すなわち走査面内における
速度絶対値U及び角度φを得ることができる。
、運動反射体の二次元速度、すなわち走査面内における
速度絶対値U及び角度φを得ることができる。
このようにして得られた絶対速度値U及び角度φはDS
C(デジタル◆スキャン・コンバータ)に送られ、ここ
において、所定の処理を受は表示装置(図示せず)に2
次元の速度ベクトルの大きさと角度として表示される。
C(デジタル◆スキャン・コンバータ)に送られ、ここ
において、所定の処理を受は表示装置(図示せず)に2
次元の速度ベクトルの大きさと角度として表示される。
[発明が解決しようとする課題]
このように上述の従来装置においては、セクタ走査式の
微小角異なる2方向の動径速度を利用して運動反射体の
速度をその走査面内における二次元速度ベクトルとして
得ることができる。
微小角異なる2方向の動径速度を利用して運動反射体の
速度をその走査面内における二次元速度ベクトルとして
得ることができる。
しかし、現実の運動反射体の移動方向は、セクタ走査面
内における速度だけではない。すなわち、運動反射体は
被検体内において三次元の速度ベクトルで表わすことが
でき、二次元速度ベクトルで表わしても、正確な速度は
得られないという問題点があった。
内における速度だけではない。すなわち、運動反射体は
被検体内において三次元の速度ベクトルで表わすことが
でき、二次元速度ベクトルで表わしても、正確な速度は
得られないという問題点があった。
発明の目的
この発明は、上述の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、運動反射体の三次元速度ベクトル
の大きさと方向を実時間で測定することができる超音波
ドプラ診断装置を提供することを目的とする。
なされたものであり、運動反射体の三次元速度ベクトル
の大きさと方向を実時間で測定することができる超音波
ドプラ診断装置を提供することを目的とする。
[実施例]
以下、この発明の一実施例に係る超音波ドプラ診断装置
について図面に基づいて説明する。
について図面に基づいて説明する。
第1図は同実施例に係る超音波ドプラ診断装置の全体構
成を示すブロック図であり、セクタ走査型の超音波プロ
ーブ10より被検体内に超音波ビームを放射し所定の深
度の反射信号を受信する。
成を示すブロック図であり、セクタ走査型の超音波プロ
ーブ10より被検体内に超音波ビームを放射し所定の深
度の反射信号を受信する。
この超音波プローブ10における超音波ビームの放射、
及び反射波の受信は、送受信部40によって制御される
。
及び反射波の受信は、送受信部40によって制御される
。
すなわち、送受信部40にはタイミング信号発生部42
によって発生されたタイミング信号が走査制御部44を
介し供給されており、この走査制御部44からの信号に
応じ、送受信部40は超音波プローブ10における超音
波振動子を順次駆動し、被検体内に所定のパルスビーム
を送信すると共に、それぞれの超音波振動子において、
所定時間後に受信する所定の深度における運動反射体か
らの反射波を受信する。
によって発生されたタイミング信号が走査制御部44を
介し供給されており、この走査制御部44からの信号に
応じ、送受信部40は超音波プローブ10における超音
波振動子を順次駆動し、被検体内に所定のパルスビーム
を送信すると共に、それぞれの超音波振動子において、
所定時間後に受信する所定の深度における運動反射体か
らの反射波を受信する。
そして、送受信部40はこのようにして得られた超音波
プローブ10からの受信信号を二次元速度ベクトル演算
部50に供給する。この二次元速度ベクトル演算部50
は第6図に示した従来例と同様の構成を有しており、第
6図における動径速度演算部24及び接線速度演算部2
8からの出力値である動径速度成分Ur及び接線速度成
分Utを出力する。
プローブ10からの受信信号を二次元速度ベクトル演算
部50に供給する。この二次元速度ベクトル演算部50
は第6図に示した従来例と同様の構成を有しており、第
6図における動径速度演算部24及び接線速度演算部2
8からの出力値である動径速度成分Ur及び接線速度成
分Utを出力する。
そして、この発明において特徴的なことは、二次元速度
ベクトル演算部50において演算算出された動径速度成
分Ur及び接線速度成分Utは、三次元速度ベクトル演
算#60に入力され、この三次元速度ベクトル演算部6
0において、運動反射体の三次元速度ベクトルの絶対値
及びその方向すなわち(α′、β、γ′)を求められ、
これが出力されることである。なお、α−1β、γ−は
、基準となる極座標における角度である。
ベクトル演算部50において演算算出された動径速度成
分Ur及び接線速度成分Utは、三次元速度ベクトル演
算#60に入力され、この三次元速度ベクトル演算部6
0において、運動反射体の三次元速度ベクトルの絶対値
及びその方向すなわち(α′、β、γ′)を求められ、
これが出力されることである。なお、α−1β、γ−は
、基準となる極座標における角度である。
そして、このような三次元速度ベクトルの演算算出のた
めに回転制御部70を有している。回転制御部70は、
超音波プローブ10を所定角度β回転し、セクタ走査面
を微小角度β異ならせるためのものである。従って、超
音波プローブ10においては、互いに角度βだけ異なる
第1の走査面および第2の走査面における受信信号を得
ることができる。
めに回転制御部70を有している。回転制御部70は、
超音波プローブ10を所定角度β回転し、セクタ走査面
を微小角度β異ならせるためのものである。従って、超
音波プローブ10においては、互いに角度βだけ異なる
第1の走査面および第2の走査面における受信信号を得
ることができる。
なお、超音波プローブ10は、セクタ走査を可能にする
ため、通常フェイズドアレイ探触子を利用しており、こ
のフェイズドアレイ探触子を支持器に軸支し、この軸を
モータ等で駆動することによって回転させることができ
る。これによって、異なる超音波ビーム走査面が得られ
上述のように三次元速度を得ることができる。この場合
における回転角度は、走査制御部44からのコントロー
ル信号により制御され、任意の角度に設定することがで
きる。
ため、通常フェイズドアレイ探触子を利用しており、こ
のフェイズドアレイ探触子を支持器に軸支し、この軸を
モータ等で駆動することによって回転させることができ
る。これによって、異なる超音波ビーム走査面が得られ
上述のように三次元速度を得ることができる。この場合
における回転角度は、走査制御部44からのコントロー
ル信号により制御され、任意の角度に設定することがで
きる。
そして、この信号は送受信部40、二次元速度ベクトル
演算部50を介し三次元速度ベクトル演算部60に供給
される。三次元速度ベクトル演算部60は、運動反射体
12の三次元速度ベクトルを演算するが、この演算内容
を第2図および第3図に基づいて説明する。ここで、第
2の走査面で得られた速度、角度等には′ (ダッシュ
)を付し、第1の走査面で得られた速度、角度と区別す
る。
演算部50を介し三次元速度ベクトル演算部60に供給
される。三次元速度ベクトル演算部60は、運動反射体
12の三次元速度ベクトルを演算するが、この演算内容
を第2図および第3図に基づいて説明する。ここで、第
2の走査面で得られた速度、角度等には′ (ダッシュ
)を付し、第1の走査面で得られた速度、角度と区別す
る。
第2図は第1及び第2の走査面における速度、角度等を
表わした斜視図であり、第3図はx−y平面における角
度を示したものである。
表わした斜視図であり、第3図はx−y平面における角
度を示したものである。
第2図に示すように、直角座標系をX+ Yr z
て表わし、超音波プローブ10の位置を原点(0゜0.
0)とする。そこで、超音波プローブ10より放射され
る超音波ビームの走査平面は、x−z平面(第1の走査
面)、)c−−z−平面(第2の走査面)とする。
て表わし、超音波プローブ10の位置を原点(0゜0.
0)とする。そこで、超音波プローブ10より放射され
る超音波ビームの走査平面は、x−z平面(第1の走査
面)、)c−−z−平面(第2の走査面)とする。
このようにすると、運動反射体(例えば血流)の速度ベ
クトル〃は、第1の走査面(X−Z平面)に射影された
速度成分〃lIと、この第1の走査面に垂直な成分i上
とに分けられる。従って、これらの速度ベクトル間には
次の関係がある。
クトル〃は、第1の走査面(X−Z平面)に射影された
速度成分〃lIと、この第1の走査面に垂直な成分i上
とに分けられる。従って、これらの速度ベクトル間には
次の関係がある。
U= Ull + 〃土 ・・・(
10)Ull−UX l?X +Uz ez
−(11)〃土−Uy ey
・・・ (12)ここで、eX r
eY + eZはそれぞれx、y。
10)Ull−UX l?X +Uz ez
−(11)〃土−Uy ey
・・・ (12)ここで、eX r
eY + eZはそれぞれx、y。
Z軸の単位ベクトルである。
そして、セクタ走査の場合には、速度ベクトルを平面極
座標で表わしたほうが便利であり、この極座標系におけ
る動径方向、接線方向の単位ベクトルをそれぞれer、
etとすると、速度ベクトルilIは次のように表わさ
れる。
座標で表わしたほうが便利であり、この極座標系におけ
る動径方向、接線方向の単位ベクトルをそれぞれer、
etとすると、速度ベクトルilIは次のように表わさ
れる。
1111−Ur er +U1 et−= (13
)一方、直角座標系と極座標系の単位ベクトル間には次
の関係がある。
)一方、直角座標系と極座標系の単位ベクトル間には次
の関係がある。
er −cosa ex +5ina ez −(
14)et −−5in a ex + cosa e
z −(15)ここで、αはX軸の基準方向から超
音波ビームの放射方向への角度を示している。
14)et −−5in a ex + cosa e
z −(15)ここで、αはX軸の基準方向から超
音波ビームの放射方向への角度を示している。
この(14) 、 (15)式を用いて運動反射体の
三次元速度ベクトルの平面曲座標の成分で表わすと次の
ようになる。
三次元速度ベクトルの平面曲座標の成分で表わすと次の
ようになる。
11− (Ur cos a−Ut sin α)
ey。
ey。
+Uy ey + (Ur sin α+U1 cos
a) ez・・・(16) そして、αは超音波ビームの走査アドレスから一義的に
決定されるものであり、Ur、Utの値は上述の二次元
速度ベクトル計測法によって演算できる既知の値である
。
a) ez・・・(16) そして、αは超音波ビームの走査アドレスから一義的に
決定されるものであり、Ur、Utの値は上述の二次元
速度ベクトル計測法によって演算できる既知の値である
。
従って、三次元速度ベクトル〃を決定するために必要な
値はy方向の速度ベクトルの成分tryのみとなる。
値はy方向の速度ベクトルの成分tryのみとなる。
一方、第1の走査面をZ軸を中心としてβだけ回転した
第2の走査面をx’ −z平面とすると、この第2の平
面内における血流の速度成分U r’。
第2の走査面をx’ −z平面とすると、この第2の平
面内における血流の速度成分U r’。
Uj’、 Uy’は、上述の(16)式の場合と同様に
次のように表わすことができる。
次のように表わすことができる。
lf−(Ur’ cosa ’ −Ut’ sfr+a
’) ex+Uy’ ey’+(Ur’ sinα’
+U1’ cosα°)eZ ・・・ (17) そして、第1の走査面についての座標系(X +y、
z)と第2の走査面における座標系(Xy’、z’)
の単位ベクトルには次の関係がある。
’) ex+Uy’ ey’+(Ur’ sinα’
+U1’ cosα°)eZ ・・・ (17) そして、第1の走査面についての座標系(X +y、
z)と第2の走査面における座標系(Xy’、z’)
の単位ベクトルには次の関係がある。
eX’ −CO8βex + sinβeY −(
18)ey’ −−sinβez +CO5βey
=(19)ez’ −ez
−(20)そこで、(18)式をX+ Yr Z
座標系(第1の走査面における座標系)で表わすと、次
のようになる。
18)ey’ −−sinβez +CO5βey
=(19)ez’ −ez
−(20)そこで、(18)式をX+ Yr Z
座標系(第1の走査面における座標系)で表わすと、次
のようになる。
11− (Ur’ cosa cosβ−Utsina
’ cosβ−Uy’ sinβ) ez+ (
Ur’ cosα’sinβ−Utsir+αsin
β+Uy’ cosa) ey+ (Ur’
5ina’ +Ut’ cosa’ )
ez・・・ (21) そして、Ur’、 Ut’、 α′、βは既知のも
のであり、Uy’のみが未知のパラメータである。
’ cosβ−Uy’ sinβ) ez+ (
Ur’ cosα’sinβ−Utsir+αsin
β+Uy’ cosa) ey+ (Ur’
5ina’ +Ut’ cosa’ )
ez・・・ (21) そして、Ur’、 Ut’、 α′、βは既知のも
のであり、Uy’のみが未知のパラメータである。
ここで、上述のように第1の走査面と第2の走査面はZ
軸の周りにβだけ角度が相違するだけである。そこで、
このβを例えば1″程度と非常に微小なものとすれば、
被測定対象である血流の速度は同一とみなしてよい。そ
こで、(16)式と(21)式における速度ベクトル〃
は同一であり、各成分が等しいとおくことができる。そ
こで、両座標系の成分間の関係式が得られ、X成分同士
が等しいとおくことにより次式が導かれる。
軸の周りにβだけ角度が相違するだけである。そこで、
このβを例えば1″程度と非常に微小なものとすれば、
被測定対象である血流の速度は同一とみなしてよい。そ
こで、(16)式と(21)式における速度ベクトル〃
は同一であり、各成分が等しいとおくことができる。そ
こで、両座標系の成分間の関係式が得られ、X成分同士
が等しいとおくことにより次式が導かれる。
Urcosα−Ut sinα−Ur’ cosa ’
cosa−Ut’ 5ina’ cosa−Uy’
sinβ・・・ (22) 従って、未知のパラメータUy゛は次のように表わすこ
とができる。
cosa−Ut’ 5ina’ cosa−Uy’
sinβ・・・ (22) 従って、未知のパラメータUy゛は次のように表わすこ
とができる。
Uy’ −−1(Ur cosa−Ut sinα
)(Ur’ cosa’ −Ut’ sinα’
)cosa)/sinβ (23) このように第2の走査面(X“−2平面)に垂直な速度
成分Uy“が求められる。
)(Ur’ cosa’ −Ut’ sinα’
)cosa)/sinβ (23) このように第2の走査面(X“−2平面)に垂直な速度
成分Uy“が求められる。
更に、第1の走査面と第2の走査面のなす角度βが微小
な場合(β〈〈1)、(23)式は次のように書き直す
ことができる。
な場合(β〈〈1)、(23)式は次のように書き直す
ことができる。
Uy’−f(Ur cosa−Ut sinα)−
(Ur’ cosα’ −Ut’ sinα′))/β
(βくく1) ・・・ (24) また、βが90°の場合には次の関係がある。
(Ur’ cosα’ −Ut’ sinα′))/β
(βくく1) ・・・ (24) また、βが90°の場合には次の関係がある。
UY’= (Ur cosa−Ut sinα)
(β−90”) (25) このように第1の走査面及び第2の走査面における二次
元速度ベクトルの関係より、三次元速度ベクトルiを求
めることができる。
(β−90”) (25) このように第1の走査面及び第2の走査面における二次
元速度ベクトルの関係より、三次元速度ベクトルiを求
めることができる。
すなわち、速度ベクトルUの絶対値Uは次のように表わ
される。
される。
U−J’T〒7扁7「匹71 ・・・(26)また、第
2の走査面から三次元速度ベクトルiの角度をγ°とす
ると、このγ°は次のようにして求めることができる。
2の走査面から三次元速度ベクトルiの角度をγ°とす
ると、このγ°は次のようにして求めることができる。
7・−tan’ (Uy・/Fπ70]7ら)・・・(
27) トルの角度(α゛、β、γ゛) このようにしてベク が得られる。
27) トルの角度(α゛、β、γ゛) このようにしてベク が得られる。
次に、第4図に基づいて上述の三次元速度ベクトル演算
を行う三次元速度ベクトル演算部60の構成について説
明する。
を行う三次元速度ベクトル演算部60の構成について説
明する。
二次元速度ベクトル演算部501ごよって演算算出され
た二次元速度ベクトルの動径方向の速度Ur、Ur’は
乗算器80に入力され、接線方向の速度Ut、Ut’は
乗算器82に入力される。この乗算器80.82には、
sin cos発生器84によって発生されたCOSα
、 COSα°またはsinα。
た二次元速度ベクトルの動径方向の速度Ur、Ur’は
乗算器80に入力され、接線方向の速度Ut、Ut’は
乗算器82に入力される。この乗算器80.82には、
sin cos発生器84によって発生されたCOSα
、 COSα°またはsinα。
sinα°がそれぞれ供給されている。そこで、乗算器
80からはUr−CO3α及びtrr’e C,05C
1が出力され、乗算器82からはUt−sinα。
80からはUr−CO3α及びtrr’e C,05C
1が出力され、乗算器82からはUt−sinα。
Ut’・ sinα゛か出力される。
そして、これら乗算器80.82からの出力は加算器8
6において減算され、この加算器86からはUr−co
sa−Ul 5ina及びUr’・cosα’ −
Ut’・ sinα°が出力される。そして、この加算
器86からの出力信号は乗算器88に入力される。この
乗算器88にはsin cos発生器90からcosa
の信号が人力され、ここで、乗算が行われる。そこで、
乗算器88からは(Ur”・cosα’−Ut’esi
nα’)cosaと Ur ’ COSα−Ut−si
nαの2つの信号が出力される。
6において減算され、この加算器86からはUr−co
sa−Ul 5ina及びUr’・cosα’ −
Ut’・ sinα°が出力される。そして、この加算
器86からの出力信号は乗算器88に入力される。この
乗算器88にはsin cos発生器90からcosa
の信号が人力され、ここで、乗算が行われる。そこで、
乗算器88からは(Ur”・cosα’−Ut’esi
nα’)cosaと Ur ’ COSα−Ut−si
nαの2つの信号が出力される。
そして、これらの2つの信号は加算器92において減算
処理される。なお、メモリ94は一方の出力信号を記憶
しこれを加算器92に供給するためのものである。
処理される。なお、メモリ94は一方の出力信号を記憶
しこれを加算器92に供給するためのものである。
一方、sin cos発生器90から出力されるsin
βについての信号は逆数演算器96を介し1/sinβ
として乗算器100に供給される。従って、乗DW10
0からの出力は上述の(23)式におけるUy゛につい
てのものとなる。このようにして第2の走査面に垂直な
速度成分Uy°を求めることができる。
βについての信号は逆数演算器96を介し1/sinβ
として乗算器100に供給される。従って、乗DW10
0からの出力は上述の(23)式におけるUy゛につい
てのものとなる。このようにして第2の走査面に垂直な
速度成分Uy°を求めることができる。
このようにして、三次元速度ベクトル演算部60におい
て運動反射体の三次元速度ベクトル〃の絶対値Uとその
方向(α゛、β、γ゛)が得られる。そこで、三次元速
度ベクトル演算部60の出力はデジタルスキャンコンバ
ータ62を介し表示器64に供給され、ここに運動反射
体の三次元速度ベクトルが表示される。
て運動反射体の三次元速度ベクトル〃の絶対値Uとその
方向(α゛、β、γ゛)が得られる。そこで、三次元速
度ベクトル演算部60の出力はデジタルスキャンコンバ
ータ62を介し表示器64に供給され、ここに運動反射
体の三次元速度ベクトルが表示される。
なお、上述の第1及び第2の走査面における超音波ビー
ムの走査は、面毎に交互に行ってもよいが、走査中に順
次行ってもよい。すなわち、第1の走査面内において2
つの反射波を得れば、その面内における二次元速度ベク
トルを演算算出できる。次に、第2の走査面における1
つの反射を得れば、両走査面に垂直な方向の速度成分を
算出できる。そして、その後は各走査面の反射波を得る
毎に走査面内及びこれに垂直な方向の速度成分を得るこ
とができる。そこで、これらの走査面の変更を適宜行う
ことによって、運動反射体の三次元速度を検出すること
ができる。
ムの走査は、面毎に交互に行ってもよいが、走査中に順
次行ってもよい。すなわち、第1の走査面内において2
つの反射波を得れば、その面内における二次元速度ベク
トルを演算算出できる。次に、第2の走査面における1
つの反射を得れば、両走査面に垂直な方向の速度成分を
算出できる。そして、その後は各走査面の反射波を得る
毎に走査面内及びこれに垂直な方向の速度成分を得るこ
とができる。そこで、これらの走査面の変更を適宜行う
ことによって、運動反射体の三次元速度を検出すること
ができる。
[発明の効果]
以上説明したように、この発明に係る超音波ドプラ診断
装置によれば、異なる2つの走査面における二次元速度
ベクトルから、三次元速度ベクトルの大きさ及びその方
向を正確に測定することができ、運動反射体の実際の速
度を測定することができる。従って、被検体内の心臓内
血流等を実際の運動状態に近い状態で把握することがで
き、画像診断に有益な情報を実時間で提供することがで
きる。
装置によれば、異なる2つの走査面における二次元速度
ベクトルから、三次元速度ベクトルの大きさ及びその方
向を正確に測定することができ、運動反射体の実際の速
度を測定することができる。従って、被検体内の心臓内
血流等を実際の運動状態に近い状態で把握することがで
き、画像診断に有益な情報を実時間で提供することがで
きる。
第1図は、この発明の一実施例に係る超音波ドプラ診断
装置の概略構成を示すブロック図、第2図は、同実施例
において得られる速度ベクトルを説明するための斜視図
、 第3図は、第2図のx−y平面における座標の状態を示
す説明図、 第4図は、同実施例における三次元速度ベクトル演算部
の構成を示すブロック図 第5図は、従来例の超音波ビームの状態を示す説明図、 第6図は、従来例の構成を示すブロック図である。 10 ・・・超音波プローブ 12 ・・・ 運動反射体 50 ・・・ 2次元速度ベクトル演算部60 ・・・
3次元速度ベクトル演算部。
装置の概略構成を示すブロック図、第2図は、同実施例
において得られる速度ベクトルを説明するための斜視図
、 第3図は、第2図のx−y平面における座標の状態を示
す説明図、 第4図は、同実施例における三次元速度ベクトル演算部
の構成を示すブロック図 第5図は、従来例の超音波ビームの状態を示す説明図、 第6図は、従来例の構成を示すブロック図である。 10 ・・・超音波プローブ 12 ・・・ 運動反射体 50 ・・・ 2次元速度ベクトル演算部60 ・・・
3次元速度ベクトル演算部。
Claims (1)
- (1)超音波ビームを被検体内に放射し、被検体内の運
動反射体からの反射波のドプラ偏移周波数を検出し、運
動反射体の速度を検出する超音波ドプラ診断装置におい
て、 超音波ビームを第1の走査平面内で走査し、この平面内
で超音波を送受信する手段と、 この第1の走査平面内の送受信によって得られたドプラ
偏移信号より、第1の走査平面内における運動反射体の
二次元速度ベクトルを演算する手段と、 第1の走査平面と微小角異なる第2の平面内で超音波を
送受信する手段と、 この第2の走査平面内の送受信によって得られたドプラ
偏移信号により、第2走査平面内における運動反射体の
二次元速度ベクトルを演算する手段と、 これら第1及び第2の走査平面内の二次元速度ベクトル
から第1又は第2の走査面に垂直な方向の速度成分を演
算算出する手段と、 第1又は第2の走査平面内における二次元速度ベクトル
と上記走査平面に垂直な方向の速度成分とから運動反射
体の三次元速度ベクトルを算出する手段と、 を有することを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34119789A JPH0824679B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 超音波ドプラ診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34119789A JPH0824679B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 超音波ドプラ診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202052A true JPH03202052A (ja) | 1991-09-03 |
| JPH0824679B2 JPH0824679B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=18344122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34119789A Expired - Fee Related JPH0824679B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 超音波ドプラ診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824679B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006006686A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
| JP2008301892A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Toshiba Corp | 超音波診断装置及び超音波による速度測定方法 |
| JP2009028083A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Toshiba Corp | 超音波診断装置及び超音波診断装置の音響出力方法 |
| WO2014191784A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | B-K Medical Aps | Three dimensional (3d) vector flow imaging with biplane phased array transducer |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP34119789A patent/JPH0824679B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006006686A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Aloka Co Ltd | 超音波診断装置 |
| JP2008301892A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Toshiba Corp | 超音波診断装置及び超音波による速度測定方法 |
| JP2009028083A (ja) * | 2007-07-24 | 2009-02-12 | Toshiba Corp | 超音波診断装置及び超音波診断装置の音響出力方法 |
| WO2014191784A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-04 | B-K Medical Aps | Three dimensional (3d) vector flow imaging with biplane phased array transducer |
| US20160106391A1 (en) * | 2013-05-29 | 2016-04-21 | B-K Medical Aps | Three Dimensional (3D) Vector Flow Imaging with BiPlane Phased Array Transducer |
| US10792013B2 (en) | 2013-05-29 | 2020-10-06 | B-K Medical Aps | Three dimensional (3D) vector flow imaging with BiPlane phased array transducer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0824679B2 (ja) | 1996-03-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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