JPH0324862B2 - - Google Patents
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- JPH0324862B2 JPH0324862B2 JP61265266A JP26526686A JPH0324862B2 JP H0324862 B2 JPH0324862 B2 JP H0324862B2 JP 61265266 A JP61265266 A JP 61265266A JP 26526686 A JP26526686 A JP 26526686A JP H0324862 B2 JPH0324862 B2 JP H0324862B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- information
- signal
- doppler
- output
- circuit
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は超音波ドプラ診断装置、特に生体内運
動部の指定部位(指定領域)の速度情報及び速度
分布の偏差情報を経時的に波形表示する超音波ド
プラ診断装置に関する。
動部の指定部位(指定領域)の速度情報及び速度
分布の偏差情報を経時的に波形表示する超音波ド
プラ診断装置に関する。
[従来技術]
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などの運動速
度を測定するために、従来より超音波パルスドプ
ラ法が実用化されており、生体内運動部にてドプ
ラシフトを受けた反射波を受波し、受信信号から
ドプラ情報を取り出して前記運動部の速度情報等
を表示することが可能である。また、近年はリア
ルタイムで2次元ドプラ断層像として表示するB
モード表示及びMモード表示が可能となり(特開
昭58−188433)、実用化され普及しつつある。
循環器及び血管内の血流又は体液流などの運動速
度を測定するために、従来より超音波パルスドプ
ラ法が実用化されており、生体内運動部にてドプ
ラシフトを受けた反射波を受波し、受信信号から
ドプラ情報を取り出して前記運動部の速度情報等
を表示することが可能である。また、近年はリア
ルタイムで2次元ドプラ断層像として表示するB
モード表示及びMモード表示が可能となり(特開
昭58−188433)、実用化され普及しつつある。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、上記従来の超音波ドプラ診断装
置では、血流の速度等を輝度値に対応させて白黒
表示を行つており、あるいは血流の速度等を色相
に対応させてカラー表示していたが、このような
輝度表示あるいは色相表示では、前記血流の速度
を定量的に、すなわち視覚的にその物理量の大き
さを明確に認識することができないという問題が
あつた。
置では、血流の速度等を輝度値に対応させて白黒
表示を行つており、あるいは血流の速度等を色相
に対応させてカラー表示していたが、このような
輝度表示あるいは色相表示では、前記血流の速度
を定量的に、すなわち視覚的にその物理量の大き
さを明確に認識することができないという問題が
あつた。
また、血流等の特定部位の速度を例えば数値で
表示することも行われていたが、この場合には、
経時的にその速度変化を認識することができず、
運動部の速度情報や速度分布の偏差情報等を経時
的に明確に認識することのできる装置が要望され
ていた。
表示することも行われていたが、この場合には、
経時的にその速度変化を認識することができず、
運動部の速度情報や速度分布の偏差情報等を経時
的に明確に認識することのできる装置が要望され
ていた。
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたもの
であり、その目的は、生体内運動部の指定領域に
おけるドプラ情報をその情報の大きさを振幅に対
応させて経時的に表示し、ドプラ情報の経時変化
を明確に表示することできる超音波ドプラ診断装
置を提供することにある。
であり、その目的は、生体内運動部の指定領域に
おけるドプラ情報をその情報の大きさを振幅に対
応させて経時的に表示し、ドプラ情報の経時変化
を明確に表示することできる超音波ドプラ診断装
置を提供することにある。
[課題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、超音波
ビームを生体内に送波し、生体内運動部にてドプ
ラシフトを受けた反射波を受波し、これにより得
られる受信信号から前記運動部の速度情報及び速
度分布の偏差情報を含むドプラ情報を取り出す超
音波ドプラ診断装置において、前記取り出された
ドプラ情報のうち、前記超音波ビームに沿つた指
定領域内のドプラ情報を抽出するゲート回路と、
前記ゲート回路から出力された前記指定領域内の
抽出ドプラ情報を平均化する平均化回路と、前記
平均化回路から出力された平均抽出ドプラ情報を
その情報の大きさを振幅に対応させて経時的に波
形表示する波形表示回路と、を有することを特徴
とする。
ビームを生体内に送波し、生体内運動部にてドプ
ラシフトを受けた反射波を受波し、これにより得
られる受信信号から前記運動部の速度情報及び速
度分布の偏差情報を含むドプラ情報を取り出す超
音波ドプラ診断装置において、前記取り出された
ドプラ情報のうち、前記超音波ビームに沿つた指
定領域内のドプラ情報を抽出するゲート回路と、
前記ゲート回路から出力された前記指定領域内の
抽出ドプラ情報を平均化する平均化回路と、前記
平均化回路から出力された平均抽出ドプラ情報を
その情報の大きさを振幅に対応させて経時的に波
形表示する波形表示回路と、を有することを特徴
とする。
[作用]
上記構成によれば、超音波ビームに沿つた指定
領域内のドプラ情報は、ゲート回路にて抽出さ
れ、更に平均化回路にてその指定領域内で平均化
されることになる。
領域内のドプラ情報は、ゲート回路にて抽出さ
れ、更に平均化回路にてその指定領域内で平均化
されることになる。
そして、平均化された平均抽出ドプラ情報は、
波形表示、すなわちその情報の大きさを振幅に対
応させて経時的に表示されることになる。
波形表示、すなわちその情報の大きさを振幅に対
応させて経時的に表示されることになる。
従つて、操作者は、例えば生体内の血流の特定
位置を指定することにより、その位置のドプラ情
報を平均化させて、振幅表示として経時的に認識
することができる。
位置を指定することにより、その位置のドプラ情
報を平均化させて、振幅表示として経時的に認識
することができる。
また、ドプラ情報として速度情報及び偏差情報
を同一画面上に表示させることにより、互いの相
関関係を同一座標系の上で確認することが可能と
なる。
を同一画面上に表示させることにより、互いの相
関関係を同一座標系の上で確認することが可能と
なる。
従来においては、色相変化により、あるいは輝
度変化によりドプラ情報が表現されていたが、本
発明においては、振幅という山の高さでドプラ情
報の大きさが表現でき、これにより、そのドプラ
情報の経時的な変動を容易に把握することが可能
となる。
度変化によりドプラ情報が表現されていたが、本
発明においては、振幅という山の高さでドプラ情
報の大きさが表現でき、これにより、そのドプラ
情報の経時的な変動を容易に把握することが可能
となる。
[実施例]
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。
説明する。
第1図には、実施例の2次元超音波ドプラ診断
装置が示され、実施例では表示対象とする情報を
速度及び偏差としており、まず運動部の速度信号
と偏差信号とを演算処理するまでの回路について
説明する。
装置が示され、実施例では表示対象とする情報を
速度及び偏差としており、まず運動部の速度信号
と偏差信号とを演算処理するまでの回路について
説明する。
速度及び偏差の演算
図において、安定な高周波信号を発生する水晶
発振器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によつて所望周波数の各
種出力信号が得られる。これらの出力信号は超音
波パルスビーム送信用の送信繰返し周波数信号1
00、複素変換のための複素基準信号102,1
04、超音波診断結果の表示を行うための掃引同
期信号106及び装置各部の同期作用を行うクロ
ツク信号108等を含む。前記複素基準信号10
2,104は送信繰返し周波数信号100の整数
倍の周波数を有しかつ互いに複素関係となるよう
に、実施例においては、90゜の位相差を有する。
発振器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によつて所望周波数の各
種出力信号が得られる。これらの出力信号は超音
波パルスビーム送信用の送信繰返し周波数信号1
00、複素変換のための複素基準信号102,1
04、超音波診断結果の表示を行うための掃引同
期信号106及び装置各部の同期作用を行うクロ
ツク信号108等を含む。前記複素基準信号10
2,104は送信繰返し周波数信号100の整数
倍の周波数を有しかつ互いに複素関係となるよう
に、実施例においては、90゜の位相差を有する。
前記送信繰返し周波数信号100は駆動回路1
4及び送受切替回路16を介して探触子18に供
給され該探触子18を励振し、超音波パルスビー
ムが被検体20内に送信される。
4及び送受切替回路16を介して探触子18に供
給され該探触子18を励振し、超音波パルスビー
ムが被検体20内に送信される。
そして、被検体20からの反射エコーは探触子
18によつて電気信号に変換され、送受切替回路
16から高周波増幅器22へ送られて所望の増幅
作用が施された後、その一方の出力が通常のMモ
ード表示のために表示部へ供給される。
18によつて電気信号に変換され、送受切替回路
16から高周波増幅器22へ送られて所望の増幅
作用が施された後、その一方の出力が通常のMモ
ード表示のために表示部へ供給される。
通常のMモード表示(Bモード表示でもよい)
を行うための出力信号は、検波器24及びビデオ
増幅器26を介してCRT表示器30に供給され、
CRT表示器30の表示面を輝度変調する。
を行うための出力信号は、検波器24及びビデオ
増幅器26を介してCRT表示器30に供給され、
CRT表示器30の表示面を輝度変調する。
前記探触子18の超音波パルスビームを機械的
あるいは電気的な角度偏向などによつて被検体2
0の所望部位に向けて停止するために走査制御器
32が設けられており、該走査制御器32の走査
位置信号及び前記分周同期回路12から得られる
掃引同期信号106は掃引トリガ発生器34に供
給され、CRT表示器30の掃引制御が行われる。
あるいは電気的な角度偏向などによつて被検体2
0の所望部位に向けて停止するために走査制御器
32が設けられており、該走査制御器32の走査
位置信号及び前記分周同期回路12から得られる
掃引同期信号106は掃引トリガ発生器34に供
給され、CRT表示器30の掃引制御が行われる。
そして、前記高周波増幅器22の他方の出力は
複素演算に供され、所望の運動情報などの情報が
得られる。このために、高周波増幅器22から得
られる受信高周波信号は、複素信号変換器36に
供給されて複素信号に変換される。
複素演算に供され、所望の運動情報などの情報が
得られる。このために、高周波増幅器22から得
られる受信高周波信号は、複素信号変換器36に
供給されて複素信号に変換される。
すなわち、実施例においては、複素信号変換器
36は位相検波器を含む一組のミキサ38a,3
8bを有し、各ミキサ38において前記受信高周
波信号は、それぞれ前記複素基準信号102,1
04と混合されるが、複素基準信号102,10
4は前述したように互いに90゜位相の異なる複素
関係にあるため、ミキサ38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。すなわ
ち、各ミキサ38は混合検波によつて入力された
受信高周波信号と複素基準信号との両周波数の和
と差の周波数の信号を出力し、これら両信号が低
域フイルタ40a,40bに供給され、差の周波
数成分のみが取り出される。
36は位相検波器を含む一組のミキサ38a,3
8bを有し、各ミキサ38において前記受信高周
波信号は、それぞれ前記複素基準信号102,1
04と混合されるが、複素基準信号102,10
4は前述したように互いに90゜位相の異なる複素
関係にあるため、ミキサ38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。すなわ
ち、各ミキサ38は混合検波によつて入力された
受信高周波信号と複素基準信号との両周波数の和
と差の周波数の信号を出力し、これら両信号が低
域フイルタ40a,40bに供給され、差の周波
数成分のみが取り出される。
前記ミキサ38の混合検波作用において、複素
基準信号102,104は単一周波数の連続波で
あるが、他方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なので、前記低域フイ
ルタ40の出力には多数のスペクトル成分が現れ
ることとなる。以下にこの複素変換を演算式によ
つて説明する。
基準信号102,104は単一周波数の連続波で
あるが、他方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なので、前記低域フイ
ルタ40の出力には多数のスペクトル成分が現れ
ることとなる。以下にこの複素変換を演算式によ
つて説明する。
一方の複素基準信号102は送信用の繰返し周
波数frの整数倍の周波数foを有し、その振幅を1
とすれば、 sin2πfo t ……(1) なる正弦波電圧信号にて示される。一方、探触子
18で受信される受信高周波信号は送信周波数を
foとすれば sin(2πfo t+2πfd t) ……(2) にて示される、ただし、fdはドプラ偏移周波数で
ある。
波数frの整数倍の周波数foを有し、その振幅を1
とすれば、 sin2πfo t ……(1) なる正弦波電圧信号にて示される。一方、探触子
18で受信される受信高周波信号は送信周波数を
foとすれば sin(2πfo t+2πfd t) ……(2) にて示される、ただし、fdはドプラ偏移周波数で
ある。
なお、この受信高周波信号には、一般に
sin{2π(fo±n fr)t+2πfd・(1±
n fr/fo)t} のスペクトルが含まれる(frは送信繰返し周波
数、nは0、1、2…なる自然数である)が、以
下に説明を簡略化するために、n=0のときの(2)
式に示されるスペクトルについてのみ説明する。
n fr/fo)t} のスペクトルが含まれる(frは送信繰返し周波
数、nは0、1、2…なる自然数である)が、以
下に説明を簡略化するために、n=0のときの(2)
式に示されるスペクトルについてのみ説明する。
ミキサ38aでは一方の複素基準信号102と
受信高周波信号との積がとられるので、(1)式と(2)
式の積の2倍である次式が得られる。
受信高周波信号との積がとられるので、(1)式と(2)
式の積の2倍である次式が得られる。
cos2πfd t−cos(4πfo t+2πfd t)
そして、この出力は低域フイルタ40aで2fo
+fdの周波数が除去されているので、その出力信
号は、 cos2πfd t ……(3) となる。
+fdの周波数が除去されているので、その出力信
号は、 cos2πfd t ……(3) となる。
一方、他方の複素基準信号104は前記複素基
準信号102と90゜位相が異なるので、 cos2πfo t ……(4) なる余弦波電圧信号で示され、ミキサ38bの混
合検波及び低域フイルタ40bのフイルタ作用に
よつて、 sin2πfd t ……(5) なる信号に変換され、前記(3)式を実数部、そして
(5)式を虚数部とする複素信号に変換されたことと
なり、これら両信号は次の複素式によつて示すこ
とができる。
準信号102と90゜位相が異なるので、 cos2πfo t ……(4) なる余弦波電圧信号で示され、ミキサ38bの混
合検波及び低域フイルタ40bのフイルタ作用に
よつて、 sin2πfd t ……(5) なる信号に変換され、前記(3)式を実数部、そして
(5)式を虚数部とする複素信号に変換されたことと
なり、これら両信号は次の複素式によつて示すこ
とができる。
Z1=cos2πfd t+i sin2πfd t ……(6)
以上のようにして複素変換された信号Z1はAD
変換器42a,42bによつてデジタル信号に変
換され、次段の複素デイレーラインキヤンセラ4
4に入力される。前記AD変換器42へはクロツ
ク信号108が供給されて該クロツク信号による
サンプリングが行われている。
変換器42a,42bによつてデジタル信号に変
換され、次段の複素デイレーラインキヤンセラ4
4に入力される。前記AD変換器42へはクロツ
ク信号108が供給されて該クロツク信号による
サンプリングが行われている。
実施例においては、前述した複素デイレーライ
ンキヤンセラ44が設けられているので、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、画像信号の品質を著しく向上させること
ができる。すなわち、一般に生体からの例えば血
流信号には血管壁、心臓壁等のほぼ静止している
生体組織からの反射信号(クラツタ)が混入し、
血流測定に著しい妨害を与える。そこで、本実施
例においては、前記複素デイレーラインキヤンセ
ラ44によつてこのような低速度信号を除去する
ことができるので運動部からの信号のみを検出す
ることが可能となる。
ンキヤンセラ44が設けられているので、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、画像信号の品質を著しく向上させること
ができる。すなわち、一般に生体からの例えば血
流信号には血管壁、心臓壁等のほぼ静止している
生体組織からの反射信号(クラツタ)が混入し、
血流測定に著しい妨害を与える。そこで、本実施
例においては、前記複素デイレーラインキヤンセ
ラ44によつてこのような低速度信号を除去する
ことができるので運動部からの信号のみを検出す
ることが可能となる。
この複素デイレーラインキヤンセラ44は、第
3図に示されるように、繰返し信号の1周期
(T)に一致する遅延時間を有するデイレーライ
ン46a,46bを有し、このデイレーラインは
例えば1周期の中に含まれるクロツクパルスの数
に等しい記憶素子から成るメモリ又はシフトレジ
スタから形成することができる。そして、これら
デイレーライン46a,46bには、それぞれ差
演算器48a,48bが接続されており、差演算
器48によつてデイレーライン46の入力と出
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。
3図に示されるように、繰返し信号の1周期
(T)に一致する遅延時間を有するデイレーライ
ン46a,46bを有し、このデイレーラインは
例えば1周期の中に含まれるクロツクパルスの数
に等しい記憶素子から成るメモリ又はシフトレジ
スタから形成することができる。そして、これら
デイレーライン46a,46bには、それぞれ差
演算器48a,48bが接続されており、差演算
器48によつてデイレーライン46の入力と出
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。
従つて、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48の差出力は零に近くなり、一方、速度の
早い、例えば血流信号の差出力は大きな値として
検出され、これによつて前述したクラツタを確実
に抑制することができる。
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48の差出力は零に近くなり、一方、速度の
早い、例えば血流信号の差出力は大きな値として
検出され、これによつて前述したクラツタを確実
に抑制することができる。
前記複素デイレーラインキヤンセラ44の作用
を以下に演算式で説明する。なお、第1図におい
ては、複素デイレーラインキヤンセラ44への入
力はデジタル信号であるが、演算式では説明を簡
単にするために、(6)式のアナログ信号にて説明を
行う。
を以下に演算式で説明する。なお、第1図におい
ては、複素デイレーラインキヤンセラ44への入
力はデジタル信号であるが、演算式では説明を簡
単にするために、(6)式のアナログ信号にて説明を
行う。
デイレーライン46の入力Z1を(6)式で示すと、
1周期遅延された出力Z2は Z2=cos2πfd(t−T)+i sin2πfd(t−T) ……(7) で示され、この結果、差演算器48の差出力は Z3=Z1−Z2=−2sin2πfd・(T/2)sin2πfd
{(t−(T/2)} +i2sin2πfd(T/2)・cos2πfd{t−(
T/2)} となり、ここで差出力Z3を Z3=x3+iy3 にて示せば、各x3、y3は次式となる。
1周期遅延された出力Z2は Z2=cos2πfd(t−T)+i sin2πfd(t−T) ……(7) で示され、この結果、差演算器48の差出力は Z3=Z1−Z2=−2sin2πfd・(T/2)sin2πfd
{(t−(T/2)} +i2sin2πfd(T/2)・cos2πfd{t−(
T/2)} となり、ここで差出力Z3を Z3=x3+iy3 にて示せば、各x3、y3は次式となる。
x3=−2sin2πfd(T/2)・
sin2πfd{t−(T/2)} ……(8)
y3=2sin2πfd(T/2)・
cos2πfd{t−(T/2)} ……(9)
以上のようにして、各差演算器48a,48b
の出力には、それぞれx3、y3なる信号が出力され
ることとなる。
の出力には、それぞれx3、y3なる信号が出力され
ることとなる。
以上のようにして低速度信号が除去された複素
信号は、次に自己相関器50によつて演算処理さ
れ、遅延量をTとするZ3の自己相関が求められ
る。
信号は、次に自己相関器50によつて演算処理さ
れ、遅延量をTとするZ3の自己相関が求められ
る。
まず、入力信号Z3はデイレーライン52a,5
2bにより1周期分遅延されてZ4が得られる。こ
の出力Z4は以下の式で表される。
2bにより1周期分遅延されてZ4が得られる。こ
の出力Z4は以下の式で表される。
Z4=x4+iy4
x4=−2sin2πfd(T/2)・
sin2πfd{t−(3/2T)} ……(10)
y4=2sin2πfd(T/2)・
cos2πfd{t−(3/2T)} ……(11)
Z4 *=x4−iy4とすると、以下の式によつて相関
が求められる。
が求められる。
Z3Z4 *=(x3+iy3)(x4−iy4)=x3x4+y3+y
4+i(x4y3−x3y4) そして、この相関を求めるため、自己相関器5
0には4個の掛算器54a,54b,56a,5
6b、そして加減算器58a,58bが設けら
れ、前記相関演算が行われる。
4+i(x4y3−x3y4) そして、この相関を求めるため、自己相関器5
0には4個の掛算器54a,54b,56a,5
6b、そして加減算器58a,58bが設けら
れ、前記相関演算が行われる。
加減算器58aの出力をRとすれば、前記(8)、
(9)、(10)、(11)の各関係式から R=x3x4+y3y4=4sin22πfd・ (T/2)cos2πfdT ……(12) が得られ、また加減算器58bの出力をIとすれ
ば、同様に I=x4y3−x3y4=4sin22πfd・(T/2)
sin2πfdT……(13) が得られ、両加減算器58の出力を合わせて次式
にて示される。
(9)、(10)、(11)の各関係式から R=x3x4+y3y4=4sin22πfd・ (T/2)cos2πfdT ……(12) が得られ、また加減算器58bの出力をIとすれ
ば、同様に I=x4y3−x3y4=4sin22πfd・(T/2)
sin2πfdT……(13) が得られ、両加減算器58の出力を合わせて次式
にて示される。
S=R+iI ……(14)
そして、この出力S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によつて平均が求めら
れ、この平均は=+iで表され、複素相関
が演算される。
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によつて平均が求めら
れ、この平均は=+iで表され、複素相関
が演算される。
前記平均回路はデイレーライン60a,60b
にて1周期遅延した出力を現時刻の入力信号に加
算器62a,62bにて加算し、再びこの出力を
デイレーライン60に供給する操作を繰り返し、
この加算を例えば、デジタル回路で構成する場合
には、その加算出力の上位ビツトを出力すれば、
平均値を得ることができる。しかし、単にこの操
作を繰り返し行つていくと、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、重み付回路64a,6
4bが設けられ、出力を減衰させて入力と加算し
ている。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
影響が小さくなり、低域フイ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64の重み付量を変えることによ
り、平均化の度合いを変更することができる。
にて1周期遅延した出力を現時刻の入力信号に加
算器62a,62bにて加算し、再びこの出力を
デイレーライン60に供給する操作を繰り返し、
この加算を例えば、デジタル回路で構成する場合
には、その加算出力の上位ビツトを出力すれば、
平均値を得ることができる。しかし、単にこの操
作を繰り返し行つていくと、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、重み付回路64a,6
4bが設けられ、出力を減衰させて入力と加算し
ている。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
影響が小さくなり、低域フイ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64の重み付量を変えることによ
り、平均化の度合いを変更することができる。
以上のようにして、本実施例においては、複素
信号の相関が自己相関器50から得られ、この相
関出力は速度演算器である偏角演算器66によつ
て相関出力の偏角θが求められる。すなわち、
偏角θは(12)、(13)式から θ=tan-1(/)=2πT ……(15) として求められ、この結果、ドプラ偏移周波数
は =θ/2πT ……(16) として前記偏角θから極めて容易に求められるこ
ととなる。
信号の相関が自己相関器50から得られ、この相
関出力は速度演算器である偏角演算器66によつ
て相関出力の偏角θが求められる。すなわち、
偏角θは(12)、(13)式から θ=tan-1(/)=2πT ……(15) として求められ、この結果、ドプラ偏移周波数
は =θ/2πT ……(16) として前記偏角θから極めて容易に求められるこ
ととなる。
一方、自己相関器50の入力x3、y3及び出力
I、は本発明の偏差演算器68に加わえられ、
速度信号の偏差が演算される。実施例では、速度
情報のほかに診断上有用な情報である平均速度
(または平均周波数)に対する信号の偏差量を測
定表示している。ドプラ周波数の偏差量は一般に
スペクトルの広がりを表し、血流の流れ方が層流
的流れか乱流的流れかの識別や乱れの度合いを表
す量である。この偏差はドプラ信号の分散に近似
し、その平方根は標準偏差に近似する。
I、は本発明の偏差演算器68に加わえられ、
速度信号の偏差が演算される。実施例では、速度
情報のほかに診断上有用な情報である平均速度
(または平均周波数)に対する信号の偏差量を測
定表示している。ドプラ周波数の偏差量は一般に
スペクトルの広がりを表し、血流の流れ方が層流
的流れか乱流的流れかの識別や乱れの度合いを表
す量である。この偏差はドプラ信号の分散に近似
し、その平方根は標準偏差に近似する。
以上のようにして得られた速度信号である偏角
信号及び偏差信号は表示器30に供給され、
CRT表示器30上に輝度変調信号としてMモー
ド(Bモードでもよい)による運動速度分布及び
偏差情報の画像が表示される。すなわち、超音波
ビーム軸上の速度、分散の連続的分布が短時間で
算出される。しかし、この表示法では経時変化を
定量的に表示することができない。
信号及び偏差信号は表示器30に供給され、
CRT表示器30上に輝度変調信号としてMモー
ド(Bモードでもよい)による運動速度分布及び
偏差情報の画像が表示される。すなわち、超音波
ビーム軸上の速度、分散の連続的分布が短時間で
算出される。しかし、この表示法では経時変化を
定量的に表示することができない。
経時変化の演算
本発明において特徴的なことは、超音波ビーム
につた任意部位(領域)の速度情報、偏差情報等
のドプラ情報を、その情報の大きさを振幅に対応
させて経時的に波形表示することであり、その波
形表示処理を行うために経時変化演算器70が設
けられ、この経時変化演算器70の詳細な内部回
路が第2図に示されている。
につた任意部位(領域)の速度情報、偏差情報等
のドプラ情報を、その情報の大きさを振幅に対応
させて経時的に波形表示することであり、その波
形表示処理を行うために経時変化演算器70が設
けられ、この経時変化演算器70の詳細な内部回
路が第2図に示されている。
第2図において、実施例では画像表示する経時
変化情報として速度信号と、速度の平均値に対す
る分散を示す偏差信号との2種類を用いており、
この2種類の情報に対して経時変化の演算を行
う。つまり、任意に選択された部位の情報を検出
するためのゲート回路であるレンジゲート72
a,72bと、このレンジゲート72の出力を平
均化する平均回路74a,74bと、が設けられ
ており、この平均回路74の出力によつて定量情
報の経時変化を画像表示することになる。
変化情報として速度信号と、速度の平均値に対す
る分散を示す偏差信号との2種類を用いており、
この2種類の情報に対して経時変化の演算を行
う。つまり、任意に選択された部位の情報を検出
するためのゲート回路であるレンジゲート72
a,72bと、このレンジゲート72の出力を平
均化する平均回路74a,74bと、が設けられ
ており、この平均回路74の出力によつて定量情
報の経時変化を画像表示することになる。
そして、レンジゲート72の動作信号はレンジ
ゲート発生器76により深さ位置情報に基づいて
作られる。例えば第4図に示されるように、振幅
Aの信号を送信時間から所定時間D(深さ)遅れ
て、Wの時間幅だけ送信繰返し周期T(例えば
250μs)ごとに発生させる。この所定時間Dと時
間幅Wは、操作者が自由に調節して所望部位に対
応する深さで信号のサンプル範囲を定めることが
できる。
ゲート発生器76により深さ位置情報に基づいて
作られる。例えば第4図に示されるように、振幅
Aの信号を送信時間から所定時間D(深さ)遅れ
て、Wの時間幅だけ送信繰返し周期T(例えば
250μs)ごとに発生させる。この所定時間Dと時
間幅Wは、操作者が自由に調節して所望部位に対
応する深さで信号のサンプル範囲を定めることが
できる。
第5図aには、従来の超音波診断装置における
Mモード表示の例が示されており、図には心臓の
前壁及び後壁の運動状態が示されている。ここ
で、横軸は時間軸であり、また、縦軸は超音波ビ
ームの方向である深さ方向Dが示されている。本
発明においては、前記レンジゲート発生器76に
より、この深さ方向Dにおける指定領域(時間
幅)Wを決定してレンジゲート72でそのW内の
ドプラ情報を抽出し、更に平均化回路74にて、
そのW内のドプラ情報を平均化するものである。
なお、指定領域Wの最初の位置(深さ時間)Dは
レンジゲート発生器76から表示器30へゲート
位置信号109として出力されている。
Mモード表示の例が示されており、図には心臓の
前壁及び後壁の運動状態が示されている。ここ
で、横軸は時間軸であり、また、縦軸は超音波ビ
ームの方向である深さ方向Dが示されている。本
発明においては、前記レンジゲート発生器76に
より、この深さ方向Dにおける指定領域(時間
幅)Wを決定してレンジゲート72でそのW内の
ドプラ情報を抽出し、更に平均化回路74にて、
そのW内のドプラ情報を平均化するものである。
なお、指定領域Wの最初の位置(深さ時間)Dは
レンジゲート発生器76から表示器30へゲート
位置信号109として出力されている。
また、経時変化演算器70には、前記平均回路
74の出力を各ビツトごとに記憶し次の出力が来
るまでの時間だけ保持するメモリラツチ78a,
78bと、このメモリラツチ78の出力をアナロ
グ変換するD/A変換器80a,80bと、信号
の1/Tの周波数やその他の高周波を取り除く低
域フイルタ82a,82bとが設けられる。前記
平均回路出力のラツチからフイルタ処理までの動
作は時間Tの周期で繰り返すことになり、低域フ
イルタ82の出力は時間に対して連続的な電圧値
として現われる。
74の出力を各ビツトごとに記憶し次の出力が来
るまでの時間だけ保持するメモリラツチ78a,
78bと、このメモリラツチ78の出力をアナロ
グ変換するD/A変換器80a,80bと、信号
の1/Tの周波数やその他の高周波を取り除く低
域フイルタ82a,82bとが設けられる。前記
平均回路出力のラツチからフイルタ処理までの動
作は時間Tの周期で繰り返すことになり、低域フ
イルタ82の出力は時間に対して連続的な電圧値
として現われる。
このような処理回路において、端子Aから速度
信号をレンジゲート72aに、また端子Bから偏
差信号をレンジゲート72bに供給することによ
り、低域フイルタ82aからは運動部、例えば血
流の平均速度の経時変化信号が出力され、また低
域フイルタ82bからは偏差信号の経時変化信号
が出力される。
信号をレンジゲート72aに、また端子Bから偏
差信号をレンジゲート72bに供給することによ
り、低域フイルタ82aからは運動部、例えば血
流の平均速度の経時変化信号が出力され、また低
域フイルタ82bからは偏差信号の経時変化信号
が出力される。
この場合、血流の速度は1心拍約1秒の周期で
変動しているが、超音波送信の周期が250μs程度
であるから、心拍周期はこの周期に比べて十分長
いので、前記処理回路にて心臓血流の変化を十分
にとらえることができ、心臓任意部位の情報を経
時的変化に従つて曲線で画像表示することが可能
となる。
変動しているが、超音波送信の周期が250μs程度
であるから、心拍周期はこの周期に比べて十分長
いので、前記処理回路にて心臓血流の変化を十分
にとらえることができ、心臓任意部位の情報を経
時的変化に従つて曲線で画像表示することが可能
となる。
そして、前記偏差信号の変化はそのまま表示し
ても定量的な診断の情報としては不十分であるの
で、速度情報と合わせて画像表示することが好適
である。従つて、実施例では、速度情報と偏差情
報とを加減算して画面に表示するようにしてお
り、このために低域フイルタ82の出力を加減算
する加算器84及び減算器86が設けられる。ま
た、これらの処理情報を画面に表示するために、
波形表示の画像形成手段としてコンパレータ8
8、パルス発生器90及びOR回路92が設けら
れている。
ても定量的な診断の情報としては不十分であるの
で、速度情報と合わせて画像表示することが好適
である。従つて、実施例では、速度情報と偏差情
報とを加減算して画面に表示するようにしてお
り、このために低域フイルタ82の出力を加減算
する加算器84及び減算器86が設けられる。ま
た、これらの処理情報を画面に表示するために、
波形表示の画像形成手段としてコンパレータ8
8、パルス発生器90及びOR回路92が設けら
れている。
すなわち、CRT表示器30の画面には、第5
図bに示されるように、各出力情報を同時に表示
するようにしており、電子ビームはx、y軸の偏
向回路に加える掃引電圧X及びYによつて偏向さ
れ、例えば、電圧Xは3秒ごとに、電圧Yは4K
Hzごとに繰り返される。
図bに示されるように、各出力情報を同時に表示
するようにしており、電子ビームはx、y軸の偏
向回路に加える掃引電圧X及びYによつて偏向さ
れ、例えば、電圧Xは3秒ごとに、電圧Yは4K
Hzごとに繰り返される。
そして、コンパレータ88は二つの入力電圧を
比較しており、一方の電圧としてはいずれも掃引
電圧Yが用いられ、他方の電圧としては88a,
88c,88dの順に端子a,c,bの出力を用
い、88eにはOvが用いられる。
比較しており、一方の電圧としてはいずれも掃引
電圧Yが用いられ、他方の電圧としては88a,
88c,88dの順に端子a,c,bの出力を用
い、88eにはOvが用いられる。
第6図には、輝度信号を形成するまでの処理波
形が示されており、図aのYはコンパレータ88
に加わる掃引電圧を示し、コンパレータ88eに
ついて説明すれば、零電圧と比較されるので、Y
が負となる時間だけ、図bに示される方形波が各
掃引ごとに発生する。この電圧は、パルス発生器
90eに出力され、図bの方形波の立上がり図c
に示される輝度信号のパルスを発生させる。
形が示されており、図aのYはコンパレータ88
に加わる掃引電圧を示し、コンパレータ88eに
ついて説明すれば、零電圧と比較されるので、Y
が負となる時間だけ、図bに示される方形波が各
掃引ごとに発生する。この電圧は、パルス発生器
90eに出力され、図bの方形波の立上がり図c
に示される輝度信号のパルスを発生させる。
そして、このパルスはOR回路92を介してC
端子からCRT表示器30に出力され、このCRT
表示器30の画面の輝度を変調して、第5図eの
ような輝点を表示させる。この輝点eの発生する
時間teは掃引ごとに変化しないので、CRT画面
上には水平な輝線200として表示される。これ
は、電圧0を示す基線(ベースライン)として用
いられる。
端子からCRT表示器30に出力され、このCRT
表示器30の画面の輝度を変調して、第5図eの
ような輝点を表示させる。この輝点eの発生する
時間teは掃引ごとに変化しないので、CRT画面
上には水平な輝線200として表示される。これ
は、電圧0を示す基線(ベースライン)として用
いられる。
また、コンパレータ88aには、電圧aが加え
られており、前記と同様に時間taでCRT画面に
輝点aを発生させ、変動する電圧を図示201に
示されるような曲線として表示することになる。
この場合、の値は平均流速を示している。
られており、前記と同様に時間taでCRT画面に
輝点aを発生させ、変動する電圧を図示201に
示されるような曲線として表示することになる。
この場合、の値は平均流速を示している。
同様にして、コンパレータ88c,88dとパ
ルス発生器90c,90dによつて、曲線202
及び203が画像表示されることになる。この場
合、の値は偏差を示すことになる。
ルス発生器90c,90dによつて、曲線202
及び203が画像表示されることになる。この場
合、の値は偏差を示すことになる。
従つて、速度の分散や標準偏差を示す偏差情報
の経時変化を速度情報の変化と同時に画像表示さ
せることにより、生体内所望部位の運動状態の定
量的な判断を容易に行うことができる。
の経時変化を速度情報の変化と同時に画像表示さ
せることにより、生体内所望部位の運動状態の定
量的な判断を容易に行うことができる。
また、他の超音波診断装置では、デジタル処理
をするデジタル走査変換器(D.S.C)を用いて画
像表示することがあるが、この場合は、第2図の
端子E,Fから出力されるデジタル信号をデジタ
ル走査変換器に供給し、D/A変換器80、低域
フイルタ82、加算器84、減算器86を用い
ず、デジタル加算器やデジタル減算器を用いてそ
れぞれの信号を処理することができ、更にコンパ
レータ88としてデジタルコンパレータを用い、
掃引電圧の代わりにフレームメモリのアドレスデ
ータを用いることにより、輝点に対応するアドレ
ス信号を得ることができる。
をするデジタル走査変換器(D.S.C)を用いて画
像表示することがあるが、この場合は、第2図の
端子E,Fから出力されるデジタル信号をデジタ
ル走査変換器に供給し、D/A変換器80、低域
フイルタ82、加算器84、減算器86を用い
ず、デジタル加算器やデジタル減算器を用いてそ
れぞれの信号を処理することができ、更にコンパ
レータ88としてデジタルコンパレータを用い、
掃引電圧の代わりにフレームメモリのアドレスデ
ータを用いることにより、輝点に対応するアドレ
ス信号を得ることができる。
従つて、このアドレスメモリに輝度信号を記憶
させることによつて、アナログ処理の場合と同様
に各種の情報を画像表示することができる。この
デジタル処理によれば、各種の情報を数値として
得ることができるので精度の高い計測を行える利
点がある。
させることによつて、アナログ処理の場合と同様
に各種の情報を画像表示することができる。この
デジタル処理によれば、各種の情報を数値として
得ることができるので精度の高い計測を行える利
点がある。
更に、表示CRTにカラーブラウン管を用いて
各種の情報別に色分け表示することにより多数の
情報を同時に表示することができる。
各種の情報別に色分け表示することにより多数の
情報を同時に表示することができる。
なお、経時変化の表示は前記速度や偏差情報に
限らず、加速度などの各種の情報を用いることが
可能である。
限らず、加速度などの各種の情報を用いることが
可能である。
以上説明したように、本発明に係る超音波ドプ
ラ診断装置によれば、生体内運動部の指定領域内
の速度情報及び速度分布の偏差情報を抽出して、
更に平均化し、この抽出された情報をその情報の
大きさを振幅に対応させて経時的に波形表示させ
ることができるので、生体内運動部の特定部位の
速度の経時変化を明確に表示することが可能であ
る。
ラ診断装置によれば、生体内運動部の指定領域内
の速度情報及び速度分布の偏差情報を抽出して、
更に平均化し、この抽出された情報をその情報の
大きさを振幅に対応させて経時的に波形表示させ
ることができるので、生体内運動部の特定部位の
速度の経時変化を明確に表示することが可能であ
る。
従つて、生体内運動部の特定部位のその運動情
報を経時的に把握でき、例えば心臓の弁不全等の
診断に有益な情報を提供できる。
報を経時的に把握でき、例えば心臓の弁不全等の
診断に有益な情報を提供できる。
第1図は本発明に係る超音波ドプラ診断装置の
好適な実施例を示すブロツク回路図、第2図は経
時変化演算器の内部回路を示すブロツク図、第3
図は複素デイレーラインキヤンセラ及び自己相関
器の内部回路を示すブロツク図、第4図はゲート
回路のゲートパルスの説明図、第5図は従来のM
モードと本発明の経時変化表示を示す説明図、第
6図は経時変化表示のための掃引作用を示す説明
図である。 10……水晶発振器、12……分周同期回路、
18……探触子、20……被検体、30……
CRT表示器、36……複素信号変換器、44…
…複素デイレーラインキヤンセラ、50……自己
相関器、52a,52b……デイレーライン、5
4a,54b,56a,56b……掛算器、58
a,58b……加減算器、66……偏角演算器、
68……偏差演算器、70……経時変化演算器、
72……レンジゲート、74……平均回路。
好適な実施例を示すブロツク回路図、第2図は経
時変化演算器の内部回路を示すブロツク図、第3
図は複素デイレーラインキヤンセラ及び自己相関
器の内部回路を示すブロツク図、第4図はゲート
回路のゲートパルスの説明図、第5図は従来のM
モードと本発明の経時変化表示を示す説明図、第
6図は経時変化表示のための掃引作用を示す説明
図である。 10……水晶発振器、12……分周同期回路、
18……探触子、20……被検体、30……
CRT表示器、36……複素信号変換器、44…
…複素デイレーラインキヤンセラ、50……自己
相関器、52a,52b……デイレーライン、5
4a,54b,56a,56b……掛算器、58
a,58b……加減算器、66……偏角演算器、
68……偏差演算器、70……経時変化演算器、
72……レンジゲート、74……平均回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 超音波ビームを生体内に送波し、生体内運動
部にてドプラシフトを受けた反射波を受波し、こ
れにより得られる受信信号から、前記運動部の速
度情報及び速度分布の偏差情報を含むドプラ情報
を取り出す超音波ドプラ診断装置において、 前記取り出されたドプラ情報のうち、前記超音
波ビームに沿つて指定される指定領域内のドプラ
情報を抽出するゲート回路と、 前記ゲート回路から出力された前記指定領域内
の抽出ドプラ情報を平均化する平均化回路と、 前記平均化回路から出力された平均抽出ドプラ
情報をその情報の大きさを振幅に対応させて経時
的に波形表示する波形表示回路と、 を有することを特徴とする超音波ドプラ診断装
置。 2 特許請求の範囲1記載の超音波ドプラ診断装
置において、前記速度情報、及び前記速度分布の
偏差情報の経時変化を同一画面上に波形表示する
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 |
|---|---|---|---|
| JP26526686A JPS63117739A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 超音波ドプラ診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26526686A JPS63117739A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 超音波ドプラ診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63117739A JPS63117739A (ja) | 1988-05-21 |
| JPH0324862B2 true JPH0324862B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=17414839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26526686A Granted JPS63117739A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 超音波ドプラ診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63117739A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7041061B2 (en) | 2002-07-19 | 2006-05-09 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Method and apparatus for quantification of cardiac wall motion asynchrony |
| CN102123668B (zh) | 2008-06-26 | 2015-11-25 | 维拉声学公司 | 使用未聚焦发送波束的高帧率定量多普勒流成像 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5711641A (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-21 | Hitachi Medical Corp | Electronic scanning type ultrasonic diagnosing device |
| JPS57201969U (ja) * | 1981-06-19 | 1982-12-22 | ||
| JPS61149129A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-07 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
-
1986
- 1986-11-06 JP JP26526686A patent/JPS63117739A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63117739A (ja) | 1988-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |