JPH0431264B2 - - Google Patents

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JPH0431264B2
JPH0431264B2 JP17267587A JP17267587A JPH0431264B2 JP H0431264 B2 JPH0431264 B2 JP H0431264B2 JP 17267587 A JP17267587 A JP 17267587A JP 17267587 A JP17267587 A JP 17267587A JP H0431264 B2 JPH0431264 B2 JP H0431264B2
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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、時に心臓内あ
るいは血管内の血流などの運動する反射体の速度
を検出又は測定することができる超音波ドプラ診
断装置の改良に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic Doppler diagnostic device, which uses ultrasonic waves capable of detecting or measuring the velocity of moving reflectors such as blood flow within the heart or blood vessels. Related to improvements in Doppler diagnostic equipment.

[従来の技術] 被検体内の運動反射体、例えば心臓等の臓器、
循環器及び血管内の血流、体液流又は心筋などの
運動反射体の速度を測定するため、従来より超音
波パルスドプラ法が実用化されており、被検体内
の運動反射体からの反射エコーのドプラ周波数偏
移に基づいて運動反射体の運動速度を電気的に検
出できる。すなわち、一定の繰返し周波数で超音
波パルスを放射して運動する反射体からの反射波
を受信し、送信時間と受信時間とを比較して反射
体までの距離を測定するとともに、受信周波数の
ドプラ偏移を演算して反射体の速度を測定するこ
とができる。
[Prior Art] A motion reflector within a subject, for example, an organ such as the heart,
The ultrasonic pulsed Doppler method has been put to practical use in order to measure the blood flow and body fluid flow in the circulatory system and blood vessels, or the velocity of movement reflectors such as myocardium. The motion velocity of the motion reflector can be electrically detected based on the Doppler frequency shift. In other words, ultrasonic pulses are emitted at a constant repetition frequency, the reflected waves from a moving reflector are received, and the distance to the reflector is measured by comparing the transmission time and reception time. The velocity of the reflector can be measured by calculating the deviation.

この場合、一般に超音波パルス波を放射する繰
返し周波数は運動反射体までの距離に応じて選定
されている。しかしながら、遠距離の被測定体を
測定する場合、反射体までの距離に対応して定ま
る繰返し周波数に比較して高い周波数を選定する
と、周知のごとく、実際の距離より近い距離に折
返しのエコーが現出し、距離の判別が困難とな
る。
In this case, the repetition frequency for emitting ultrasonic pulse waves is generally selected depending on the distance to the motion reflector. However, when measuring a long-distance object, if a higher frequency is selected compared to the repetition frequency determined according to the distance to the reflector, as is well known, reflected echoes may occur at a distance closer than the actual distance. appears, making it difficult to judge distance.

また、運動反射体の速度を測定する場合にも上
記と類似の現象が現れ、反射体の速度によるドプ
ラ周波数に比較して低い繰返し周波数を選定する
と、折返し現象によつて低い周波数として現れ、
速度の判別が困難となる。
In addition, a phenomenon similar to the above occurs when measuring the velocity of a moving reflector, and if a repetition frequency that is lower than the Doppler frequency due to the velocity of the reflector is selected, it appears as a low frequency due to the folding phenomenon.
It becomes difficult to determine the speed.

これらの距離、速度ともに折返し現象を生じさ
せないで測定するためには、最大ドプラ周波数fd
と繰返し周波数frとの間に、速度の絶対値だけで
なくその正負をも判別できる装置の場合には、fd
=fr/2、速度の絶対値のみを検出測定する装置
の場合には、fd=frなる関係を満たす必要がある
ことが広く知られている。
In order to measure both distance and velocity without causing aliasing, the maximum Doppler frequency f d
and repetition frequency f r , in the case of a device that can determine not only the absolute value of velocity but also its sign, f d
= f r /2, and it is widely known that in the case of a device that detects and measures only the absolute value of velocity, it is necessary to satisfy the relationship f d = f r .

ここで、速度の正負を判別できる装置におい
て、 fd=f0・k・V=fr/2 但し、 f0:放射する超音波周波数、 fr:繰返し周波数、 fd:最大ドプラ周波数、 k:定数、 V:最大速度、 から、測定可能な最大速度Vは、 V=fr/(2f0・k) となる。
Here, in a device that can determine whether the velocity is positive or negative, f d = f 0 · k · V = f r /2 However, f 0 : Emitted ultrasonic frequency, f r : Repetition frequency, f d : Maximum Doppler frequency, k: constant, V: maximum speed. Therefore, the maximum measurable speed V is V=f r /(2f 0 · k).

[発明が解決しようとする問題点] 第1の問題点 しかしながら、前述した測定可能な最大速度V
の式から理解されるように、最大速度Vを大きく
するために繰返し周波数frを高くしようとすれ
ば、折返し現象を生じないで測定できる反射体の
最大距離が小さくなるので、高速度で運動する反
射体を測定する場合に遠距離での速度測定ができ
ないという欠点が生じる。
[Problems to be solved by the invention] First problem However, the above-mentioned maximum measurable speed V
As can be understood from the equation, if we try to increase the repetition frequency f r in order to increase the maximum velocity V, the maximum distance of the reflector that can be measured without causing aliasing becomes smaller, so it is difficult to move at high speeds. When measuring reflectors that move, there is a drawback that velocity cannot be measured over long distances.

また、放射する超音波周波数を低く選定しよう
とすれば、パルス幅の狭い送信波を形成すること
が困難なばかりでなく、鋭い放射ビームを形成す
ることができず、距離分解能、方位分解能が低下
するという欠点が生じ、遠距離にあつてかつ高速
度で運動する反射体までの距離と反射体の速度を
同時に確定できないという問題があつた。
In addition, if we try to select a low ultrasonic frequency to emit, it is not only difficult to form a transmitted wave with a narrow pulse width, but also a sharp radiation beam cannot be formed, resulting in a decrease in distance resolution and azimuth resolution. There was a problem that the distance to the reflector, which is far away and moving at high speed, and the speed of the reflector could not be determined at the same time.

第2の問題点 また、運動反射体の運動速度をリアルタイムで
正確に測定するドプラ装置として、本出願人は自
己相関法による速度演算装置を、特開昭58−
188433にて既に出願している。
Second problem In addition, as a Doppler device that accurately measures the motion velocity of a motion reflector in real time, the present applicant has developed a velocity calculation device using an autocorrelation method, published in Japanese Patent Laid-Open No.
188433 has already been filed.

この装置によれば、被検体内から得られたドプ
ラ受信信号を複素信号に変換し、複素信号の共役
積及び複素積を自己相関法にて求め、この自己相
関値からドプラ周波数偏移を演算している。この
ようにして得られたドプラ周波数偏移は運動反射
体の速度に対応しており、この周波数偏移量から
正確な速度が求められる。
According to this device, the Doppler received signal obtained from within the subject is converted into a complex signal, the conjugate product and complex product of the complex signal are determined by the autocorrelation method, and the Doppler frequency shift is calculated from this autocorrelation value. are doing. The Doppler frequency shift obtained in this way corresponds to the velocity of the motion reflector, and the accurate velocity can be determined from this frequency shift amount.

ところで、このような装置において単一ビーム
にて得られる速度は超音波ビーム方向に動くラジ
アル速度のみで速度の運動方向を正確に表示でき
ないという問題がある。
However, in such a device, there is a problem in that the velocity obtained with a single beam is only the radial velocity moving in the direction of the ultrasonic beam, and the direction of velocity cannot be accurately displayed.

このため、従来では、ある程度離れた異なる位
置から複素の超音波ビームを被検体内の同一位置
に放射し、これにより得られた複数の速度信号を
合成して運動方向を含んだ運動反射体の速度を求
めている。
For this reason, in the past, complex ultrasound beams were emitted from different positions a certain distance apart to the same position within the subject, and the multiple velocity signals obtained were synthesized to determine the motion reflector including the direction of motion. I'm looking for speed.

しかしながら、この方法では装置が複雑になる
ばかりでなく、特に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用いる
場合にはこの方法を適用することができないとい
う欠点があつた。
However, this method not only complicates the device, but also has the disadvantage that it cannot be applied to areas where the insertion position and angle of the ultrasound beam are limited, such as the heart. It was hot.

発明の目的 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、折返し現象をなくし、遠距離
にあつてかつ高速度で運動する反射体の速度でも
良好に測定し、また同時に、異なる位置から超音
波ビームを放射することなく、簡単な装置にて速
度を精度よく求めることのできる超音波ドプラ診
断装置を提供することにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to eliminate the aliasing phenomenon, to satisfactorily measure the speed of a reflector moving at a high speed at a long distance, and at the same time. An object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler diagnostic device that can accurately determine velocity with a simple device without emitting ultrasonic beams from different positions.

[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は、一定の
繰返し周波数の超音波パルス波を被検体内に放射
し送信信号と受信信号とを比較して運動反射体ま
での距離と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、同一方向に向け周波数の
異なる複数の超音波パルス波を繰返し周期の整数
倍の時間ごとに時分割して発生させこの時分割の
超音波パルス波を順に方向を変えて被検体に送受
信する送受信手段と、この送受信手段から得られ
た微小の放射角差を有する第1及び第2の受信信
号をそれぞれ所望の周波数の受信信号に変換して
第1及び第2のラジアル速度を求めるとともに、
この第1及び第2のラジアル速度を比較してセク
タ走査円弧の接線方向の接線速度を演算する速度
成分演算手段と、を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention emits an ultrasonic pulse wave with a constant repetition frequency into the subject, compares the transmitted signal and the received signal, and calculates the motion reflection. Ultrasonic Doppler diagnostic equipment that detects the distance to the body and the speed of motion reflectors generates multiple ultrasound pulse waves with different frequencies in the same direction in a time-division manner at intervals that are an integral multiple of the repetition period. A transmitting/receiving means for transmitting and receiving time-division ultrasonic pulse waves to and from the subject while changing the direction in order, and first and second received signals having minute radiation angle differences obtained from the transmitting/receiving means at respective desired frequencies. Converting the received signal to find the first and second radial velocities,
The present invention is characterized by comprising a velocity component calculation means for comparing the first and second radial velocities and calculating a tangential velocity in the tangential direction of the sector scanning arc.

すなわち、本発明はベクトル速度を演算するた
め直交成分、つまりラジアル速度(超音波パルス
波放射軸方向)と接線速度を求め、かつその場合
の直交成分の速度を精度よく求めることを特徴と
する。そして、この直交成分の速度を精度よく求
めるために、送受信手段は周波数の異なる超音波
パルス波を時分割で送受信して、速度成分演算手
段内には受信ドプラ信号の周波数を所望の周波数
に変換するための第1の比較器を設ける。
That is, the present invention is characterized in that orthogonal components, that is, radial velocity (ultrasonic pulse wave radiation axis direction) and tangential velocity are determined in order to calculate vector velocity, and the velocity of the orthogonal component in this case is determined with high accuracy. In order to accurately determine the velocity of this orthogonal component, the transmitting and receiving means time-divisionally transmits and receives ultrasonic pulse waves with different frequencies, and the velocity component calculating means converts the frequency of the received Doppler signal to a desired frequency. A first comparator is provided for.

また、ベクトル速度の直交成分を求めるため
に、送受信手段は微小角差を有する第1及び第2
の受信信号を求めて、速度成分演算手段内にはこ
の第1及び第2の受信信号から第1及び第2のラ
ジアル速度を演算し、この第1及び第2のラジア
ル速度から接線速度を演算する第2の比較器を備
える。
In addition, in order to obtain the orthogonal component of the vector velocity, the transmitting/receiving means transmits the first and second components having a small angular difference.
The first and second radial velocities are calculated from the first and second received signals in the velocity component calculation means, and the tangential velocity is calculated from the first and second radial velocities. A second comparator is provided.

[作用] 以上の構成によれば、まず、送受信手段によ
り、周波数の異なる複数の超音波パルス波を時分
割で放射し、被検体内の運転反射体からの反射波
を同時に受信する。そして、速度成分演算器で
は、いつたん任意方向の第1のラジアル速度を求
めこれを遅延器に記憶させておき、第1のラジア
ル速度の受信方向と微小の偏向角差を有する受信
方向における第2のラジアル速度が出力されたと
きに、この第2のラジアル速度と前記第1のラジ
アル速度とを比較することにより接線速度が求め
られる。この接線速度は被検体内の同一距離にお
けるセクタ走査円弧の接線方向の速度変化分を示
しており、この接線速度とラジアル速度とからベ
クトル速度、つまり速度の絶対値及びベクトル角
度を求めることができる。
[Operation] According to the above configuration, first, the transmitting/receiving means emits a plurality of ultrasonic pulse waves having different frequencies in a time-division manner, and simultaneously receives reflected waves from the driving reflector within the subject. Then, in the velocity component calculation unit, the first radial velocity in an arbitrary direction is immediately determined and stored in the delay device, and the first radial velocity in the receiving direction having a slight deflection angle difference from the receiving direction of the first radial velocity is calculated. When the second radial speed is output, the tangential speed is determined by comparing the second radial speed with the first radial speed. This tangential velocity indicates the velocity change in the tangential direction of the sector scanning arc at the same distance within the subject, and from this tangential velocity and radial velocity, the vector velocity, that is, the absolute value of the velocity and the vector angle can be determined. .

このベクトル角度は、運動反射体の運動方向を
示すものであり、運動方向を含んだベクトル速度
は同一超音波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
の速度分布を画像表示することができる。
This vector angle indicates the direction of motion of the motion reflector, and the vector velocity including the direction of motion can be found for all of the velocity distribution within the same ultrasound beam and for all of the ultrasound transmission/reception area. The velocity distribution of the motion reflector can be displayed as an image based on the precise direction of motion.

また、速度成分演算器では、周波数の異なる複
数の超音波パルス波を時分割放射して得られた速
度成分が比較器にて周波数変換処理され、実際に
超音波パルス波の繰返し周期と異なる周期の超音
波パルス波を放射した場合と等価の速度成分が得
られ、これにより精度の良い速度を求めることが
できる。
In addition, in the velocity component calculator, the velocity component obtained by time-divisionally emitting multiple ultrasonic pulse waves with different frequencies is subjected to frequency conversion processing in a comparator, and the frequency is actually different from the repetition period of the ultrasonic pulse waves. A velocity component equivalent to that obtained when radiating an ultrasonic pulse wave is obtained, and thereby a highly accurate velocity can be determined.

[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。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、本発明に係る超音波ドプラ診断装
置の実施例の全体図が示され、複素信号変換器は
第2図に、複素自己相関器は第3図に、第1の比
較器は第9図に、第2の比較器は第10図に、そ
れぞれの回路構成が示されている。以下に、送受
信処理、速度成分演算処理、速度ベクトル演算処
理の順に説明する。
FIG. 1 shows an overall diagram of an embodiment of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention, a complex signal converter is shown in FIG. 2, a complex autocorrelator is shown in FIG. 3, and a first comparator is shown in FIG. The circuit configurations of the second comparator and the second comparator are shown in FIG. 9 and FIG. 10, respectively. Transmission/reception processing, velocity component calculation processing, and velocity vector calculation processing will be explained below in this order.

送受信処理 第1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、この分周同期回路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101,102、複素変換のための複素基準信
号105を出力するための複素基準信号103,
104や装置各部の同期作用を行うクロツク信号
等の各種の信号を含む。本発明において、前記複
素基準信号103,104の周波数は送信繰返し
周波数信号101,102の周波数と同一とな
る。
Transmission/Reception Processing In FIG. 1, the output of a crystal oscillator 10 that generates a stable high-frequency signal is supplied to a frequency division synchronization circuit 12, and various output signals of desired frequencies are obtained by this frequency division synchronization circuit 12. These output signals include transmission repetition frequency signals 101 and 102 for ultrasonic pulse beam transmission, a complex reference signal 103 for outputting a complex reference signal 105 for complex conversion, and
104 and various signals such as a clock signal for synchronizing each part of the device. In the present invention, the frequencies of the complex reference signals 103 and 104 are the same as the frequencies of the transmission repetition frequency signals 101 and 102.

本発明において、第1に特徴的なことは周波数
の異なる複数の超音波パルス波を同一方向に時分
割で放射することであり、送受信手段は複数の周
波数の超音波パルス波を繰返し周期の整数倍の時
間ごとに時分割して発生させる。従つて、分周同
期回路12からは繰返し周期Tの異なる2種のバ
ースト周波数のパルス信号101,102が出力
されている。このバースト送信周波数信号は、周
波数f1(例えば2.5MHz)、f2(例えば3MHz)の2個
の信号とする。また、複数基準信号103,10
4は周波数f1,f2の連続波である。
The first characteristic of the present invention is that a plurality of ultrasonic pulse waves with different frequencies are emitted in the same direction in a time-division manner, and the transmitting/receiving means repeats the ultrasonic pulse waves of a plurality of frequencies with an integral number of repetition periods. It is generated in time division at twice the time. Therefore, the frequency division synchronization circuit 12 outputs pulse signals 101 and 102 having two types of burst frequencies with different repetition periods T. The burst transmission frequency signals are two signals with frequencies f 1 (for example, 2.5 MHz) and f 2 (for example, 3 MHz). In addition, multiple reference signals 103, 10
4 is a continuous wave with frequencies f 1 and f 2 .

そして、これらの信号を超音波パルス波送受信
の際に切り換えられるために切換器14,16が
設けられており、この切換えは繰換し周期の整数
倍に同期して行われる。
Switchers 14 and 16 are provided to switch these signals when transmitting and receiving ultrasonic pulse waves, and this switching is performed in synchronization with an integral multiple of the repetition period.

この切換器14の出力は、駆動回路18及び送
受切換回路20を介して探触子22に供給され、
この探触子22を励振することにより、超音波パ
ルスビームが被検体23内に放射される。
The output of this switch 14 is supplied to the probe 22 via a drive circuit 18 and a transmission/reception switching circuit 20.
By exciting the probe 22, an ultrasonic pulse beam is emitted into the subject 23.

そして、被検体23からの反射エコーには組織
からの反射波のほか、血液等からの運動状態を表
す微弱な信号も含まれでおり、この反射エコーは
探触子22によつて電気信号に変換され、送受切
換回路20から高周波増幅器26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Bモード表示信号あるいはMモード表示信号と
して表示部に供給される。
The reflected echo from the subject 23 includes not only reflected waves from tissues but also weak signals representing the state of movement from blood, etc., and this reflected echo is converted into an electrical signal by the probe 22. After the signal is converted and sent from the transmission/reception switching circuit 20 to the high frequency amplifier 26 where a desired amplification effect is performed, one of the outputs is supplied to the display section as a normal B mode display signal or M mode display signal.

通常のBモード表示あるいはMモード表示を行
うための出力信号は、検波器28及び増幅器30
を介してCRT表示部32に供給され、これによ
りCRT表示器32を反射エコーの強さに応じて
輝度変調して画像を表示する。
The output signal for normal B mode display or M mode display is sent to the detector 28 and amplifier 30.
The reflected echoes are supplied to the CRT display section 32 via the CRT display section 32, thereby displaying an image by modulating the brightness of the CRT display section 32 according to the intensity of the reflected echo.

前記探触子22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査行させ
超音波パルスビームで被検体23を周期的に走査
し、あるいは所望の偏向角にて走査を停止するた
めに走査制御器24が設けられており、この走査
制御器24の走査位置信号に基づいて掃引同期回
路34から掃引同期信号が出力され、これにより
CRT表示部32の掃引制御が行われる。
The ultrasonic pulse beam of the probe 22 is scanned by mechanical or electrical angle deflection, and the object 23 is periodically scanned with the ultrasonic pulse beam, or the object 23 is scanned at a desired deflection angle. A scan controller 24 is provided for stopping, and a sweep synchronization signal is output from a sweep synchronization circuit 34 based on the scan position signal of the scan controller 24.
Sweep control of the CRT display section 32 is performed.

一方、前記高周波増幅器26の他方の出力は速
度演算処理に供され、実施例では複素信号に変換
して自己相関演算に付される。
On the other hand, the other output of the high frequency amplifier 26 is subjected to velocity calculation processing, and in the embodiment, it is converted into a complex signal and subjected to autocorrelation calculation.

すなわち、まず高周波増幅器26から得られた
ドプラ受信信号は第2図に詳細に示される複素信
号変換器40に供給されるが、複素信号変換器4
0は位相検波器を含む一組のミキサ41a,41
bを有し、各ミキサ41において、前記ドプラ受
信信号はそれぞれ前記複素基準信号105と混合
される。この場合、複素基準信号105は90度位
相器42にて互いに90度位相の異なる複素関係に
ある2個の信号となり、それぞれ別個にミキサ4
1a,41bに供給される。従つて、各ミキサ4
1にて受信信号が複素信号に変換されることにな
るが、これは、受信信号と複素基準信号とを混合
検波によつて両周波数の和と差の周波数の信号を
出力し、これら両信号を低域フイルタ43a,4
3bに供給して差の周波数成分のみを取り出すこ
とによつて行われる。
That is, first, the Doppler reception signal obtained from the high frequency amplifier 26 is supplied to the complex signal converter 40 shown in detail in FIG.
0 is a pair of mixers 41a and 41 including a phase detector.
b, and in each mixer 41, the Doppler received signal is mixed with the complex reference signal 105, respectively. In this case, the complex reference signal 105 becomes two signals having a complex relationship with a phase difference of 90 degrees from each other by the 90 degree phase shifter 42, and each signal is input to the mixer 4 separately.
1a and 41b. Therefore, each mixer 4
In step 1, the received signal is converted into a complex signal, which is done by performing mixed detection on the received signal and the complex reference signal to output a signal with a frequency of the sum and difference of both frequencies. The low-pass filter 43a, 4
3b and extracts only the difference frequency component.

前記ミキサ41の混合検波作用において、複素
基準信号105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43の出力
には多数のスペクトル成分が現れることとなる。
In the mixed detection function of the mixer 41, the complex reference signal 105 is a continuous wave with a single frequency;
Since the received signal, which is the other input signal, is a pulse wave containing Doppler information, a large number of spectral components appear in the output of the low-pass filter 43.

以下に、この複素変換を演算式によつて説明す
る。
This complex transformation will be explained below using arithmetic expressions.

前記分周同期回路12からは、周波数f1(2.5M
Hz)の受信バーストパルス信号101が繰返し周
波数fr(4kHz)で発生し、また周波数f2(3MHz)
の送受バーストパルス信号102が繰返し周波数
fr(4kHz)で発生する。
The frequency f 1 (2.5M
A received burst pulse signal 101 of Hz) is generated at a repetition frequency f r (4kHz) and a frequency f 2 (3MHz).
The transmission/reception burst pulse signal 102 has a repetition frequency
Occurs at f r (4kHz).

そして、切換器14にて、前記パルス信号が周
期的切り換えられるが、この切換え周期は繰返し
周期Tの整数倍で、例えば6倍に選定されてい
る。
Then, the pulse signal is periodically switched by the switch 14, and the switching period is selected to be an integral multiple of the repetition period T, for example, six times.

また、信号103には周波数f1の連続波が、信
号104に周波数f2の連続波が発生しており、切
換器16にて複素基準信号105として複素信号
変換器40に供給されている。
Further, a continuous wave with a frequency f 1 is generated in the signal 103 and a continuous wave with a frequency f 2 is generated in the signal 104, and these are supplied to the complex signal converter 40 as a complex reference signal 105 by the switch 16.

この場合、信号の振幅を1として受信信号のス
ペクトル基本波を表すと、次式のようになる。
In this case, if the amplitude of the signal is 1 and the spectrum fundamental wave of the received signal is expressed as shown in the following equation.

cos2π(f1+kf1V)t ……(1) cos2π(f2+kf2V)t ……(2) ここで、kは比例定数、Vは速度、kf1Vと
kf2Vはドプラ効果による周波数の変化分を示す。
cos2π(f 1 +kf 1 V)t...(1) cos2π(f 2 +kf 2 V)t...(2) Here, k is the proportionality constant, V is the velocity, and kf 1 V
kf 2 V indicates the change in frequency due to the Doppler effect.

上記式(1)、(2)で示される両信号は繰返し周期T
ごとに交互に現れる時分割信号となる。また、ミ
キサ41aに供給される複素基準信号は振幅を1
として、 cos2πf1t及びcos2πf2t ……(3) とすれば、ミキサ41bに供給される複素基準信
号は、 sin2πf1t及びsin2πf2t ……(4) となる。
Both signals shown in equations (1) and (2) above have a repetition period T
This is a time-division signal that appears alternately. Further, the complex reference signal supplied to the mixer 41a has an amplitude of 1
, cos2πf 1 t and cos2πf 2 t (3), then the complex reference signals supplied to the mixer 41b are sin2πf 1 t and sin2πf 2 t (4).

上記(3)式を複素数の実数部、(4)式をその虚数部
とすれば、両式をまとめて複素信号となるので、
ミキサ41a,41bの出力は互いに複素関係に
ある信号となる。従つて、ミキサ41aの出力に
は、(1)式及び(2)式と(3)式の積に比例した2個の信
号が発生し、この信号は次式にて表される。
If the above equation (3) is the real part of a complex number and equation (4) is its imaginary part, then both equations together become a complex signal, so
The outputs of the mixers 41a and 41b are signals having a complex relationship with each other. Therefore, at the output of the mixer 41a, two signals proportional to the product of equations (1) and (2) and (3) are generated, and these signals are expressed by the following equations.

cos2πf1kVt+cos2π(2f1+f1kV)t ……(5) cos2πf2kVt+cos2π(2f2+f2kV)t ……(6) 上記(5)、(6)式で表される信号は6周期ごとに交
互に時分割されて現れるが、この出力は高周波
(例えば1MHz以上)を遮断する低域通過フイルタ
43aによつて2f1,2f2の信号が遮断されるの
で、 cos2πf1kVt ……(7) cos2πf2kVt ……(8) で示される両信号が時分割され低域通過フイルタ
43aの力106として現れる。
cos2πf 1 kVt+cos2π(2f 1 +f 1 kV)t...(5) cos2πf 2 kVt+cos2π(2f 2 +f 2 kV)t...(6) The signal expressed by equations (5) and (6) above is every 6 cycles. However, since the signals 2f 1 and 2f 2 are blocked by the low-pass filter 43a that blocks high frequencies (for example, 1 MHz or higher), cos2πf 1 kVt...(7 )cos2πf 2 kVt...(8) Both signals are time-divided and appear as a force 106 of the low-pass filter 43a.

同様にミキサ41bの出力には、(1)式及び(2)式
と(4)式の積に比例した2個の信号が発生し、低域
通過フイルタ43bの出力107は、 sin2πf1kVt ……(9) sin2πf2kVt ……(10) で示される両信号の時分割されたものとなる。そ
して、このような同時間に現れる低域通過フイル
タ43aと43bの出力は複素信号を形成する。
Similarly, two signals proportional to the product of equations (1) and (2) and (4) are generated at the output of the mixer 41b, and the output 107 of the low-pass filter 43b is sin2πf 1 kVt... …(9) sin2πf 2 kVt …This is the time-divided version of both signals shown in (10). The outputs of the low-pass filters 43a and 43b appearing at the same time form a complex signal.

従つて、前述した(7)式と(9)式、また(8)式と(10)式
をまとめて次式のような複素信号Z11,Z12で表す
ことができる。
Therefore, the above-mentioned equations (7) and (9), as well as equations (8) and (10) can be collectively expressed as complex signals Z 11 and Z 12 as shown in the following equations.

Z11=x11+iy11 Z12=x12+iy12 ……(11) ここで、iは複素記号であり、x11,y11及びx12,
y12は次式で表される。
Z 11 = x 11 + iy 11 Z 12 = x 12 + iy 12 ... (11) Here, i is a complex symbol, x 11 , y 11 and x 12 ,
y 12 is expressed by the following formula.

x11=cos2πf1kVt y11=sin2πf1kVt x12=cos2πf2kVt y12=sin2πf2kVt ……(12) 上記(11)式の複素信号Z11,Z12は、時分割で
複素信号変換器40の出力として得られる。
x 11 = cos2πf 1 kVt y 11 = sin2πf 1 kVt x 12 = cos2πf 2 kVt y 12 = sin2πf 2 kVt ... (12) The complex signals Z 11 and Z 12 in equation (11) above are time-divisionally converted into complex signals. is obtained as the output of the device 40.

以上のようにして求められた複素信号Z11,Z12
はアナログ信号であるが、演算精度を高めるた
め、A/D変換器35a,35bに供給されデジ
タル信号に変換される。
Complex signals Z 11 , Z 12 obtained as above
is an analog signal, but in order to improve calculation accuracy, it is supplied to A/D converters 35a and 35b and converted into a digital signal.

このようにして求められた複素信号は、速度成
分演算に供される。
The complex signal obtained in this way is subjected to velocity component calculation.

速度成分演算処理 実施例では、速度の演算手段として複素自己相
関法を用いており、これを第3図に示される複素
自己相関器60に基づいて説明する。
Velocity Component Calculation Process In the embodiment, a complex autocorrelation method is used as a velocity calculation means, and this will be explained based on the complex autocorrelator 60 shown in FIG.

まず、A/D変換器35の出力信号108(1
09)である時分割の複素信号Z11,Z12をまとめ
て複素信号Z1で表すと、複素信号Z1は次式で表さ
れる。
First, the output signal 108 (1
09), when the time-division complex signals Z 11 and Z 12 are collectively expressed as a complex signal Z 1 , the complex signal Z 1 is expressed by the following equation.

Z1=x1+iy1 この複素信号Z1はデイレーライン61a,61
bにより1周期分遅延されて出力信号Z2が得られ
る。この出力Z2は以下の式で表される。
Z 1 = x 1 + iy 1 This complex signal Z 1 is connected to the delay lines 61a, 61
The output signal Z 2 is obtained by being delayed by one period by b. This output Z 2 is expressed by the following formula.

Z2=x2+iy2 x2=cos2πfkV(t−T) ……(13) y2=sin2πfkV(t−T) ……(14) ここで、fはf1又はf2を表す。 Z2 = x2 + iy2x2 =cos2πfkV(t-T)...(13) y2 =sin2πfkV(t-T)...(14) Here , f represents f1 or f2 .

そして、信号Z2の共役信号はZ2 *=x2−iy2であ
り、Z1とZ2 *との共役積を、以下の式によつて求
めることにより自己相関が演算される。
The conjugate signal of the signal Z 2 is Z 2 * =x 2 −iy 2 , and the autocorrelation is calculated by finding the conjugate product of Z 1 and Z 2 * using the following equation.

Z1Z2 *=(x1+iy1)(x2−iy2)=x1x2+y
1y2+i(x2y1−x2y1)……(15) そして、この相関を求めるため、複素自己相関器
60には2個のデイレーライン61a,61b、
4個の掛算器62a,62b,63a,63b、
そして、加減算器64a,64bが設けられ、前
記相関演算が行われる。
Z 1 Z 2 * = (x 1 + iy 1 ) (x 2 − iy 2 ) = x 1 x 2 + y
1 y 2 +i (x 2 y 1 −x 2 y 1 )...(15) In order to obtain this correlation, the complex autocorrelator 60 has two delay lines 61a, 61b,
four multipliers 62a, 62b, 63a, 63b,
Addition and subtraction units 64a and 64b are provided to perform the correlation calculation.

加減算器64aの出力をRとすれば、前記
(13)、(14)、(15)の各関係式から、 R=x1x2+y1y2=cos2πfkVT ……(16) が得られ、また加減算器64bの出力をIとすれ
ば、同様に I=x2y1−x1y2=sin2πfkVT ……(17) が得られ、両加減算器64の出力を合わせて自己
相関信号は次式に示される。
If the output of the adder/subtractor 64a is R, then from each of the relational expressions (13), (14), and (15), the following can be obtained: R=x 1 x 2 + y 1 y 2 = cos2πfkVT (16), Also, if the output of the adder/subtractor 64b is I, then I=x 2 y 1 −x 1 y 2 =sin2πfkVT (17) is obtained similarly, and the autocorrelation signal by combining the outputs of both adders/subtracters 64 is as follows. As shown in Eq.

S=R+iI ……(18) 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
を除去するために次段に設けられた平均回路によ
つて平均が求められ、この平均は=+iで
表されるものとなる。
S=R+iI...(18) Since this output S includes signal fluctuation components and noise components generated from the equipment, the average circuit installed in the next stage removes these noise components. This average is expressed as =+i.

この平均回路は、加算器65a,65bと、デ
イレーライン66a,66bと、重み付回路67
a,67bとから成り、デイレーライン66にて
1周期遅延した出力を現時刻の入力信号に加算器
65にて加算し、再びこの出力をデイレーライン
66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、加算回路の増加に伴い、出力値が遂
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67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
信号はα10だけ減衰して現時刻の信号と加算され
るので、出力に与える影響度が小さくなり、低域
フイルタや移動平均回路と同様の平均機能を果す
ことが可能となる。また、重み付回路67の重み
付量を変えることにより、平均化の度合いを変更
することが可能となる。
This averaging circuit includes adders 65a and 65b, delay lines 66a and 66b, and a weighting circuit 67.
a and 67b, the output delayed by one cycle by the delay line 66 is added to the input signal at the current time by the adder 65, and the operation of supplying this output to the delay line 66 is repeated, and this addition is completed. If, for example, is constructed from a digital circuit, the average value can be obtained by outputting the upper bits of the summation output. However, if this operation is simply repeated, the output value will gradually increase as the number of adder circuits increases, and will eventually reach saturation. Therefore, in the embodiment, a weighting circuit 67 is provided to attenuate the output and add it to the input. In other words, if the attenuation amount is α, a signal 10 cycles earlier than the current time signal will be attenuated by α 10 and added to the current time signal, so the influence on the output will be small and the low-pass 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 67, it is possible to change the degree of averaging.

このようにして、複素信号の自己相関が演算さ
れるが、本発明ではこれを時分割で放射される超
音波パルス波ごとに行つてとり、例えば周波数f1
とf2の超音波パルス波を6回ごとに放射し、平均
回路を6回ごとに零(クリア))にすれば、複素
自己相関器60からは各周波数の受信信号ごとに
平均された自己相関信号を得ることができ、これ
は、周波数f1の場合の自己相関信号の平均値を
S1a,f2の場合の平均値をS2aとすると、次式のよ
うになる。
In this way, the autocorrelation of the complex signal is calculated, and in the present invention, this is performed for each ultrasonic pulse wave emitted in a time-division manner .
If an ultrasonic pulse wave of f 2 is emitted every 6 times and the averaging circuit is cleared every 6 times, the complex autocorrelator 60 will output the averaged self for each received signal of each frequency. We can obtain the correlation signal, which is the average value of the autocorrelation signal for frequency f 1
If the average value in the case of S 1a and f 2 is S 2a , then the following equation is obtained.

S1a=1a+i1a ここで、 1a=|R1|cos2πf1kVt 1a=|R1|sin2πf1kVt ……(19) S2a=2a+i2a ここで、 2a=|R2|cos2πf2kVt 2a=|R2|sin2πf2kVt ……(20) 以上のようにして、本実施例においては、複素
信号の共役積を求めることによつて自己相関信号
が得られ、この自己相関信号から速度成分が求め
られるが、本発明では微小角度離れた2方向での
信号を比較することにより接線速度を求めてお
り、第4図には、Bモート走査における接線速度
の求め方が示されている。
S 1a = 1a + i 1aHere , 1a = |R 1 |cos2πf 1 kVt 1a = |R 1 |sin2πf 1 kVt ...(19) S 2a = 2a +i 2aHere , 2a = |R 2 |cos2πf 2 kVt 2a = |R 2 |sin2πf 2 kVt...(20) As described above, in this embodiment, an autocorrelation signal is obtained by finding the conjugate product of complex signals, and the speed is calculated from this autocorrelation signal. In the present invention, the tangential velocity is determined by comparing signals in two directions separated by a minute angle, and Fig. 4 shows how to determine the tangential velocity in B-mote scanning. .

第4図に示されるように、任意方向O→aとこ
のO→a方向と微小の偏向角度Δφ離れたO→b
方向に超音波パルス波を送受信する場合を考え
る。
As shown in Fig. 4, an arbitrary direction O→a and a small deflection angle Δφ apart from this O→a direction O→b
Consider the case of transmitting and receiving ultrasonic pulse waves in the following directions.

従つて、本発明ではO→a方向からの反射エコ
ーがパルス列から成る第1の受信信号となり、O
→b方向からの反射エコーのパルス列が第2の受
信信号となる。
Therefore, in the present invention, the reflected echo from the O→a direction becomes the first received signal consisting of a pulse train, and the O
→The pulse train of the reflected echo from direction b becomes the second received signal.

そして、一定方向の流れの速度vと超音波ビー
ムの成す角をφとすれば、ビーム方向のラジアル
速度VrはVr=vcosφで表すことができるので、
Kを比例定数とすると、前記(19)、(20)式の実
数部と虚数部は次式で表せる。
If the angle formed by the flow velocity v in a certain direction and the ultrasonic beam is φ, then the radial velocity Vr in the beam direction can be expressed as Vr=vcosφ, so
When K is a proportionality constant, the real part and imaginary part of the above equations (19) and (20) can be expressed by the following equations.

1a=|R1|cos(Kf1cosφ) 1a=|R1|sin(Kf1cosφ) ……(21) 2a=|R2|cos(Kf2cosφ) 2a=|R2|sin(Kf2cosφ) ……(22) また、第5図には、受信信号の受信状態とその
処理の時間関係が示されており、実施例では同一
方向aで6Tの時間だけ周波数f1のパルスを6回
放射し、これに続いて6Tの時間だけ周波数f2の
パルスを6回放射し、合計12Tの時分割放射を行
う。そうした後に、a方向と微小角Δφのb方向
に、6Tの時間だけ周波数f1のパルスを、更に6T
の時間だけ周波数f2のパルスを放射する。
1a = |R 1 |cos(Kf 1 cosφ) 1a = |R 1 |sin(Kf 1 cosφ) ……(21) 2a = |R 2 |cos(Kf 2 cosφ) 2a = |R 2 |sin(Kf 2 cosφ) ...(22) In addition, Fig. 5 shows the reception status of the received signal and the time relationship of its processing. This is followed by six pulses of frequency f 2 for a period of 6T, resulting in a total of 12T of time-division radiation. After that, a pulse of frequency f 1 is applied for a time of 6T in the a direction and the b direction of the small angle Δφ, and then for another 6T.
emits a pulse of frequency f 2 for a time of .

ここで、第5図に基づいて速度成分を求めるま
での経過を簡単に説明すると、図Aに示されるよ
うに自己相関信号Sがa方向及びb方向について
周波数f1及びf2ごとに得られ、図Bに示されるよ
うに前記自己関数信号Sの偏角θがそれぞれ求め
られる。そして、図Bの偏角は6Tだけ遅らされ
て図Cの信号、または12Tだけ遅らされて図Eの
信号となる。
Here, to briefly explain the process of finding the velocity component based on FIG. 5 , as shown in FIG . , the argument angle θ of the autofunction signal S is determined as shown in FIG. Then, the deflection angle in Figure B is delayed by 6T to become the signal in Figure C, or delayed by 12T to become the signal in Figure E.

次に、図Dに示されるように図C−図B、例え
ばθ1a−θ2aを演算し、ラジアル速度Vraが求めら
れる。一方、図Fに示されるように図B−図E、
例えばθ1b−θ1aを演算し、接線速度Vt1が求められ
る。そして、図Gに示されるように図Fの信号は
6Tだけ遅らされて、Vt1+Vt2が演算され図Hに
示されるように接線速度Vtpが得られる。このVtp
は必ずしも求める必要はなく、任意である。
Next, as shown in Figure D, the radial velocity V ra is calculated by calculating from Figure C to Figure B, for example θ 1a - θ 2a . On the other hand, as shown in Figure F, Figure B - Figure E,
For example, by calculating θ 1b −θ 1a , the tangential velocity V t1 is determined. Then, as shown in Figure G, the signal in Figure F is
Delayed by 6T, V t1 +V t2 is calculated and the tangential velocity V tp is obtained as shown in Figure H. This V tp
is not necessarily required, but is optional.

前述したように、図Aに示される6Tごとの自
己相関信号が得られるが、前記方向aの自己相関
信号に対して方向bの自己相関信号は次式に示さ
れるものとなる。
As described above, an autocorrelation signal every 6T shown in FIG.

S1b=1b+i1b ここで、 1b=|R1|cos{Kf1cos(φ
−Δφ)} 1b=|R1|sin{Kf1cos(φ−Δ
φ)}……(23) S2b=2b+i2b ここで、 2b=|R2|cos{Kf2cos(φ
−Δφ)} 責 2b=|R2|sin{Kf2cos
(φ−Δφ)} ……(24) このようにして求められた,は、比較器に
てラジアル速度及び接線速度が求められる。
S 1b = 1b + i1b where, 1b = |R 1 | cos {Kf 1 cos (φ
−Δφ)} 1b = |R 1 |sin{Kf 1 cos(φ−Δ
φ)}...(23) S 2b = 2b + i 2b where, 2b = |R 2 | cos {Kf 2 cos(φ
−Δφ)} Responsibility2b =|R 2 |sin|Kf 2 cos
(φ−Δφ)} ...(24) Thus obtained, the radial velocity and tangential velocity are determined by the comparator.

比較器の第1の例 第6図には、最も簡単な回路から成る比較器が
示されており、後述する第1図の第1の比較器及
び第2の比較器の代わりに用いられる。
First Example of Comparator FIG. 6 shows a comparator consisting of the simplest circuit, and is used in place of the first comparator and second comparator of FIG. 1, which will be described later.

すなわち、第1の比較器として、偏角演算器1
71、遅延メモリ172、減算器173及び切換
切174を設け、第2の比較器として遅延メモリ
182、減算器183及び遅延加算回路89が設
けられており、遅延メモリ172,182は第1
図に示すメモリ制御器36にて制御されている。
また、前記遅延加算路89は、デイレーライン1
85と、加算器186及び切換切184から構成
されている。そして、前記偏角演算器171は前
記自己相関信号Sの偏角θを次式から求める。
That is, as the first comparator, the argument calculator 1
71, a delay memory 172, a subtracter 173, and a switch 174 are provided, and a delay memory 182, a subtracter 183, and a delay addition circuit 89 are provided as a second comparator.
It is controlled by a memory controller 36 shown in the figure.
Further, the delay addition path 89 is connected to the delay line 1
85, an adder 186, and a switch 184. Then, the argument calculator 171 calculates the argument θ of the autocorrelation signal S from the following equation.

θ=tan-1(/) ……(25) 従つて、前記式からそれぞれの自己相関信号に
対応した偏角θ1a′θ2a′θ1b′θ2bが求められ、次式
のよ
うになる。
θ=tan -1 (/) ...(25) Therefore, from the above equation, the argument angle θ 1a ′θ 2a ′θ 1b ′θ 2b corresponding to each autocorrelation signal can be found, and it becomes as follows. .

θ1a=Kf1cosφ θ2a=Kf2cosφ θ1b=Kf1cos(φ−Δφ) θ2b=Kf1cos(φ−Δφ) ……(26) この偏角θ1a′θ2a′θ1b′θ2bは、第5図に示され
るよ
うに、6Tごとに得られ、この偏角信号は遅延メ
モリ172に供給され、メモリ制御器36からの
アドレス信号によつて1周期分の信号を一時的に
記憶する。この遅延メモリ172の読出信号は
6Tの周期だけ遅れるようにしており、第5図C
に示されるように、偏角信号は6Tの時間遅れで
出力される。
θ 1a = Kf 1 cosφ θ 2a = Kf 2 cosφ θ 1b = Kf 1 cos (φ − Δφ) θ 2b = Kf 1 cos (φ − Δφ) ... (26) This argument θ 1a ′θ 2a ′θ 1b 'θ 2b is obtained every 6T, as shown in FIG. remember exactly. The read signal of this delay memory 172 is
It is designed to be delayed by a period of 6T, and as shown in Fig. 5C.
As shown in , the declination signal is output with a time delay of 6T.

そして、同一周波数の受信信号を比較するため
に減算器173が設けられ、この減算器173に
はθ1aとθ2aが、またθ1bとθ2bが入力される。従つ
て、減算器173から出力される速度成分はラジ
アル速度であり、a方向の速度成分をVra、b方
向の速度成分をVrbとすると、 Vra=θ1a−θ2a=k(f1−f2)cosφ ……(27) Vrb=θ1b−θ2b=k(f1−f2)cos(φ−Δφ)
……(28) に示される信号が出力される。
A subtracter 173 is provided to compare received signals of the same frequency, and θ 1a and θ 2a and θ 1b and θ 2b are input to this subtracter 173. Therefore, the velocity component output from the subtractor 173 is a radial velocity, and if the velocity component in the a direction is V ra and the velocity component in the b direction is V rb , then V ra = θ 1a − θ 2a = k(f 1 −f 2 ) cosφ ... (27) V rb = θ 1b −θ 2b = k (f 1 − f 2 ) cos (φ − Δφ)
...The signal shown in (28) is output.

なお、第5図Dに示されるように、VraとVrb
との間に不要な信号Xが生じているので、切換器
174でこの出力を禁止している。
In addition, as shown in FIG. 5D, V ra and V rb
Since an unnecessary signal X is generated between the two, the output of this signal is prohibited by the switch 174.

このようにして求められたラジアル速度Vrは、
前記式からも明らかなように、f1−f2の周波数を
送信したときに得られるドプラ信号である。従つ
て、実施例では、f1=3MHz、f2=2.5MHzである
から、その差の周波数500kHzの超音波パルス波
を送信して得られる出力と等しくなり、折返し現
象なしで3MHzの超音波パルス波を送信したとき
に比較して6倍の速度まで測定を行うことができ
る。
The radial speed V r obtained in this way is
As is clear from the above equation, this is a Doppler signal obtained when transmitting a frequency of f1 - f2 . Therefore, in the example, since f 1 = 3 MHz and f 2 = 2.5 MHz, the difference between them is equal to the output obtained by transmitting an ultrasonic pulse wave with a frequency of 500 kHz, and the output is equal to the output obtained by transmitting an ultrasonic pulse wave with a frequency of 500 kHz. Measurements can be made six times faster than when pulse waves are transmitted.

また、これによれば、超音波周波数や繰返し周
波数を大幅に変更することなくドプラ信号の周波
数を変換できるので、検出又は測定する速度に応
じた周波数f1とf2を適宜選択することにより、目
的部位に対応させた高精度の速度測定が可能であ
る。
In addition, according to this, the frequency of the Doppler signal can be converted without significantly changing the ultrasound frequency or repetition frequency, so by appropriately selecting frequencies f 1 and f 2 according to the speed of detection or measurement, It is possible to measure speed with high precision in accordance with the target area.

一方、遅延メモリ182のメモリはその入力よ
り12Tだけ遅れて読み出され、減算器183に供
給される。従つて、この減算器183では第5図
のBとEに示される信号の差が演算され、次式に
示す速度成分、つまり接線速度が出力される。
On the other hand, the memory of the delay memory 182 is read out with a delay of 12T from its input, and is supplied to the subtracter 183. Therefore, this subtracter 183 calculates the difference between the signals shown in B and E in FIG. 5, and outputs a velocity component, that is, a tangential velocity, shown in the following equation.

Vt1=θ1b−θ1a =Kf1{cos(φ−Δφ)−cosφ} =Kf1{cosφcosΔφ+sinφsinΔφ−cosφ} ここで、Δφは微小角(例えば1.5°)であるの
で、cosΔφ1、sinΔφΔφとすれば、前記式
は、 Vt1Kf1Δφsinφ ……(29) そして、次の6T後に現れる速度成分の信号Vt2
は同様にして、 Vt2Kf2Δφsinφ ……(30) となる。
V t1 = θ 1b −θ 1a = Kf 1 {cos (φ−Δφ)−cosφ} = Kf 1 {cosφcosΔφ+sinφsinΔφ−cosφ} Here, since Δφ is a small angle (for example, 1.5°), cosΔφ1, sinΔφΔφ For example, the above equation is: V t1 Kf 1 Δφsinφ (29) Then, the velocity component signal V t2 that appears after the next 6T
Similarly, V t2 Kf 2 Δφsinφ ...(30) becomes.

この(29)(30)式にて表せる速度成分Vt1,
Vt2は、6Tごとに動作する切換器184にてその
何れかを選択することができる。
The velocity component V t1 expressed by these equations (29) and (30),
V t2 can be selected by a switch 184 that operates every 6T.

また、デイレーライン185はその入力信号を
6Tの期間遅延した信号を加算器186に出力し、
この加算器186では前記加減算器183の出力
とデイレーライン185の出力とを加算すること
により、第5図のFとGの信号の和がとられ、H
に示される速度成分Vtpを出力する。
Also, the delay line 185 receives the input signal.
Output the signal delayed for a period of 6T to the adder 186,
This adder 186 adds the output of the adder/subtracter 183 and the output of the delay line 185 to obtain the sum of the signals F and G in FIG.
Outputs the velocity component V tp shown in .

この接線速度Vtpは、 Vtp=Vt1+Vt2=K(f1+f2)Δφsinφ ……(31) となり、これは(f1+f2)Δφの周波数を送信した
ときに得られる速度の接線速度成分となり、これ
によつて後述するように信号を良好な形で抽出す
ることができる。
This tangential speed V tp is V tp = V t1 + V t2 = K (f 1 + f 2 ) Δφ sinφ (31), which is the speed obtained when transmitting the frequency of (f 1 + f 2 ) Δφ. This results in a tangential velocity component, which allows the signal to be extracted in a good manner as described below.

速度ベクトル演算処理 以上のようにして得られた速度成分Vt1,Vt2
は、ベクトル速度演算器90に供給される。
Velocity vector calculation processing Velocity components V t1 , V t2 obtained as above
is supplied to the vector velocity calculator 90.

第7図には、ベクトル速度演算器90の内部回
路が示されており、これは乗算器91、絶対値演
算器92、角度演算器93及び減算器94から構
成されている。
FIG. 7 shows the internal circuit of the vector velocity calculator 90, which is composed of a multiplier 91, an absolute value calculator 92, an angle calculator 93, and a subtracter 94.

すなわち、第6図の比較器から入力された接線
速度Vtは、乗算器91で定数Koが乗じられ、そ
の大きさが補正される。
That is, the tangential velocity V t inputted from the comparator of FIG. 6 is multiplied by a constant Ko in a multiplier 91, and its magnitude is corrected.

この接線速度としてVtpが入力されたときには、
乗算器91の出力は、 Vtp=Ko(f1+f2)Δφsinφ ……(32) となる。例えばφ=45°で、Vt=Vrが成立するよ
うに前記定数Koが定められる。
When V tp is input as this tangential velocity,
The output of the multiplier 91 is V tp =Ko(f 1 +f 2 )Δφsinφ (32). For example, when φ=45°, the constant Ko is determined so that V t =V r holds true.

すなわち、前記(27)式と(32)式から、 Ko(f1+f2)=f1−f2 ……(33) となり、従つて接線速度Vtは Vt=K(f1+f2)sinφ ……(34) となる。このVtはラジアル速度Vrに対して真の
接線速度となるが、Δφが一定角度で走査されて
いないときは、前記Koは前記(32)式が常に成
立するように補正しながら求めることも可能であ
る。
That is, from the above equations (27) and (32), Ko (f 1 + f 2 ) = f 1 - f 2 ... (33), and therefore the tangential velocity V t is V t = K (f 1 + f 2 ) sinφ...(34) This V t becomes the true tangential velocity with respect to the radial velocity V r , but when Δφ is not scanned at a constant angle, the above Ko must be determined while correcting so that the above equation (32) always holds true. is also possible.

そして、絶対値演算器92は次式にてベクトル
速度の絶対値を演算する。
Then, the absolute value calculator 92 calculates the absolute value of the vector velocity using the following equation.

|V|=√t 2+r 2 ……(35) また、角度演算器93はベクトル角度を次式に
て求める。
|V|=√ t 2 + r 2 (35) Further, the angle calculator 93 calculates the vector angle using the following equation.

φ=tan-1(Vt/Vr) ……(36) この2式にてベクトル速度を求めることができ
るが、前記絶対値|V|はO→a方向の運動反射
体の真の速度を、またベクトル角は運動方向を表
しており、このベクトル速度によつて運動状況の
正確な情報を得ることができる。
φ=tan -1 (V t /V r )...(36) The vector velocity can be found using these two equations, but the absolute value |V| is the true velocity of the motion reflector in the O→a direction. Also, the vector angle represents the direction of movement, and accurate information on the movement situation can be obtained from this vector velocity.

この場合、前記角度φは基準線に対する角度に
補正することが実用的であり、実施例では、第4
図に示されるように、走査角の中心線OPに対す
るベクトル角度γに変換しており、走査角βを前
記φから減算器94にて減算して、次式にてベク
トル角度γを演算している。
In this case, it is practical to correct the angle φ to an angle with respect to the reference line.
As shown in the figure, the scan angle is converted into a vector angle γ with respect to the center line OP, and the scan angle β is subtracted from the φ using a subtractor 94, and the vector angle γ is calculated using the following formula. There is.

γ=φ−β ……(37) この走査角βは走査制御部24から供給される
走査アドレスデータにより定まる。このアドレス
データを読み出して演算すれば、ベクトル角度は
中心線を基準としたベクトル角度に変換される。
また、この基準は走査の開始線OQに取ることも
可能である。
γ=φ−β (37) This scanning angle β is determined by the scanning address data supplied from the scanning control section 24. If this address data is read and calculated, the vector angle will be converted to a vector angle with the center line as a reference.
Further, this reference can also be taken as the scanning start line OQ.

このようにして、微小の偏向角Δφを2Δφ,
3Δφ、…に順次変えて、それぞれについて接線速
度の演算が行われており、この結果、セクタ画面
全体おける運動反射体のベクトル速度分布が得ら
れる。
In this way, the minute deflection angle Δφ is changed to 2Δφ,
3Δφ, .

このベクトル速度演算器90の出力は、D/A
変換器37にてアナログ信号に変換された後に
CRT表示器32に供給され、|V|,γで表され
るベクトル速度は表示器内のDSCに書き込まれ
てCRT上に表示される。この場合、運動反射体
のベクトル速度を断層像に重ねてカラー表示する
ことが可能である。
The output of this vector velocity calculator 90 is D/A
After being converted into an analog signal by the converter 37
The vector velocity supplied to the CRT display 32 and represented by |V|, γ is written to the DSC in the display and displayed on the CRT. In this case, it is possible to superimpose the vector velocity of the motion reflector on the tomographic image and display it in color.

以上説明したように、本発明はラジアル速度
Vrはf1−f2の差の周波数で動作するので、高速度
まで折返し現象のない速度を測定することがで
き、接線速度Vtはf1+f2(又はf1,f2)で動作する
が、Δφが微小なため、これについても折返し現
象がない測定ができる。
As explained above, the present invention is based on the radial speed
Since V r operates at a frequency that is the difference between f 1 − f 2 , it is possible to measure speeds up to high speeds without aliasing, and the tangential speed V t is f 1 + f 2 (or f 1 , f 2 ). However, since Δφ is minute, measurement can be performed without any aliasing phenomenon.

しかも、この場合、Δφによる検出感度の低下
を防止できるという利点を有している。すなわ
ち、前記(33)式が成立するためKoは小さい値
で良く、このため検出感度は高くなる。
Moreover, in this case, there is an advantage that a decrease in detection sensitivity due to Δφ can be prevented. That is, since the above-mentioned equation (33) holds true, Ko may be a small value, and therefore the detection sensitivity becomes high.

また、接線速度Vtとして、前記(31)式の代
わりにK(f1−f2)Δφsinφを検出することもでき
るが、この方法では(f1−f2)Δφが小さいので、
雑音成分の影響が大きくなり、後に定数Koを大
きくして掛けても、信号対雑音比が変わらないの
で検出が困難である。
Furthermore, as the tangential velocity V t , K(f 1 −f 2 )Δφsinφ can be detected instead of the above equation (31), but in this method, since (f 1 −f 2 )Δφ is small,
The influence of the noise component becomes large, and even if the constant Ko is increased and multiplied later, the signal-to-noise ratio remains unchanged, making detection difficult.

従つて、実施例では、(f1+f2)Δφ又はf1Δφ,
f2Δφで検出すようにしており、これによれば、
例えば(f1+f2)/(f1−f2)=(3MHz+2.5M
Hz)/(3MHz−2.5MHz)=11(倍)となり、信号
対雑音比のよい検出ができる。
Therefore, in the example, (f 1 +f 2 )Δφ or f 1 Δφ,
It is detected by f 2 Δφ, and according to this,
For example, (f 1 + f 2 )/(f 1 − f 2 ) = (3MHz + 2.5M
Hz)/(3MHz-2.5MHz) = 11 (times), allowing detection with a good signal-to-noise ratio.

このようにして、本発明は折返し現象なしで運
動反射体の絶対流速が測定でき、これによつて血
流などの流れを正確に画像表示することが可能と
なる。
In this way, the present invention can measure the absolute flow velocity of a motion reflector without an aliasing phenomenon, thereby making it possible to accurately display an image of a flow such as blood flow.

複素デイレーキヤンセラ 被検体の血管内の血流などの運動反射体の速度
を測定する場合、血流信号の強さに比べて血管
壁、心臓などの静止部あるいは低速運動部からの
反射信号は強大であり、これらの信号が混入する
と、高速度で運動する血流などの反射体の速度を
精度よく測定することが困難となる。被検体内の
静止部あるいは低速運動部からの強大な反射信号
を除去して運動反射体のみの速度信号を精度よく
測定するために、第1図において点線で囲む位置
に複素デイレーキヤンセラを挿入することができ
る。
Complex day-rate canceller When measuring the velocity of a motion reflector such as blood flow in a blood vessel of a subject, the intensity of the reflected signal from a stationary part such as the blood vessel wall or heart or a slow-moving part is greater than the strength of the blood flow signal. are strong, and when these signals are mixed in, it becomes difficult to accurately measure the speed of a reflective object such as blood flow that moves at high speed. In order to eliminate strong reflected signals from stationary parts or low-speed moving parts within the subject and accurately measure the velocity signals of only the moving reflectors, a complex delay canceller is installed at the position surrounded by the dotted line in Figure 1. can be inserted.

すなわち、実施例においては、第8図に示され
る複素デイレーキヤンセラ50を設けており、こ
れにより、画像信号の品質を著しく向上させるこ
とができる。
That is, in the embodiment, a complex delay canceller 50 shown in FIG. 8 is provided, thereby making it possible to significantly improve the quality of the image signal.

この複素デイレーキヤンセラ50は、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52a,52bを有し、このデイレーラ
イン52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また
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52には、それぞれ
差演算器54a,54bが接続されており、差演
算器54によつてデイレーライン52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
において遂次比較して信号の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54の差出力は零に近くなり、一方速度の
速い例えば血流信号の差出力は大きな値として検
出され、これによつて生体組織からの反射信号つ
まりクラツタを抑制することができる。
This complex delay canceller 50 has delay lines 52a and 52b having a delay time that corresponds to one cycle T of a repetitive signal. It can be formed from a memory or a shift register consisting of identical storage elements. Difference calculators 54a and 54b are connected to these delay lines 52, respectively. The difference between one cycle of the signal is calculated by sequentially comparing the depth. Therefore, the difference output of the difference calculator 54 is close to zero because there is no change in the reflected signal from the stationary or low-velocity living tissue and the signal at the current time and the signal one cycle ago, or the change is small. On the other hand, a differential output of a blood flow signal having a high velocity, for example, is detected as a large value, and thereby reflection signals from living tissues, that is, clutter can be suppressed.

比較器の第2の例 次に、比較器の第2の例を第9図及び第10図
に基づいて説明する。
Second Example of Comparator Next, a second example of the comparator will be explained based on FIGS. 9 and 10.

これによれば、速度成分を更に正確に演算する
ことが可能であり、比較器として第1図に示され
るように、第1の比較器70(第9図)及び第2
の比較器80(第10図)が設けられており、こ
れらの第1及び第2の比較器70,80は前述し
た複素自己相関器60と同様な共役積演算器から
構成される。
According to this, it is possible to calculate the velocity component more accurately, and as shown in FIG. 1, the first comparator 70 (FIG. 9) and the second
A comparator 80 (FIG. 10) is provided, and these first and second comparators 70 and 80 are constructed from a conjugate product calculator similar to the complex autocorrelator 60 described above.

すなわち、第1の比較器70は2個のデイレー
ライン71a,71b、4個の掛算器72a,7
2b,73a,73b、加減算器74a,74
b、そして偏角演算器75から構成されており、
デイレーライン71a,71bは、第6図(比較
器の第1の例)の遅延メモリ172と同様に構成
され、入力信号が6Tの時間だけ遅れて出力され
る。そして、このデイレーライン71の入出力は
自己相関器60の場合と同様に、その共役積が掛
算器72,73にて演算される。
That is, the first comparator 70 has two delay lines 71a and 71b and four multipliers 72a and 72.
2b, 73a, 73b, adder/subtractor 74a, 74
b, and an argument calculator 75,
The delay lines 71a and 71b are configured similarly to the delay memory 172 in FIG. 6 (first example of the comparator), and the input signal is output after being delayed by a time of 6T. Then, as in the case of the autocorrelator 60, the conjugate product of the input and output of the delay line 71 is calculated by multipliers 72 and 73.

この場合の入力を次式の複素信号Z7で表す。 The input in this case is expressed as a complex signal Z 7 in the following equation.

Z7=+i=|R|cosθ2a+i|R|
sinθ2a このθ2aは、第5図Bに示される周波数f2の超
音波パルス波の場合の偏角であり、またデイレー
ライン71の出力は、第5図Cに示されるよう
に、前記偏角θ2aより6T時間前の偏角θ1aの信号と
なる。これをZ8とすると、 Z8=|R|cosθ1a+i|R|sinθ1a となり、第1の比較器70では前記複素信号Z7と
Z8との共役積が演算され、加減算器74a,74
bの出力Z9は次式のようになる。
Z 7 =+i=|R|cosθ 2a +i|R|
sinθ 2a This θ 2a is the deviation angle in the case of the ultrasonic pulse wave of frequency f 2 shown in FIG. 5B, and the output of the delay line 71 is as shown in FIG. 5C. This is the signal of the declination angle θ 1a 6T hours before the declination angle θ 2a . If this is Z 8 , then Z 8 = |R | cos θ 1a + i | R | sin θ 1a , and in the first comparator 70, the complex signal Z 7 and
A conjugate product with Z 8 is calculated, and adder/subtractor 74a, 74
The output Z 9 of b is given by the following equation.

Z9=Z8Z7 * =|R|2(cosθ1a+isinθ1a)・(cosθ2aisinθ2
a
=|R|2{cosθ1a・cosθ2a+sinθ1a・sinθ2a +i(sinθ1a・cosθ2a−cosθ1a・sinθ2a)} =|R|2{cos(θ1a−θ2a)+sin(θ1a−θ2a} 従つて、偏角演算器75ではa方向のラジアル
速度が次式にて演算される。
Z 9 = Z 8 Z 7 * = |R | 2 (cosθ 1a +isinθ 1a )・(cosθ 2a isinθ 2
a
= |R | 2 {cosθ 1a・cosθ 2a + sinθ 1a・sinθ 2a +i(sinθ 1a・cosθ 2a −cosθ 1a・sinθ 2a )} = |R| 2 {cos(θ 1a −θ 2a ) + sin(θ 1a −θ 2a } Therefore, the argument calculator 75 calculates the radial velocity in the a direction using the following equation.

Vra=tan-1{|R|2sin(θ1a−θ2a)/|
R|2cos(θ1a−θ2a)}=θ1a−θ2a また、b方向のラジアル速度成分Vrbが同様に
して演算される[第5図D]。そして、速度成分
VraとVrbとの中間に存在する不要信号Xは、第
6図の場合と同様に切換器76にて取り除かれ
る。
V ra = tan -1 {|R| 2 sin(θ 1a −θ 2a )/|
R| 2 cos(θ 1a −θ 2a )}=θ 1a −θ2a In addition, the radial velocity component V rb in the b direction is calculated in the same manner [FIG. 5D]. And the velocity component
The unnecessary signal X existing between V ra and V rb is removed by the switch 76 as in the case of FIG.

次に、第10図に示される第2の比較器80
は、2個のデイレーライン81a,81b、4個
の掛算器82a,82b,83a,83b、加減
算器84a,84b、そして偏角演算器85から
構成されており、デイレーライン81a,81b
は、12Tの遅延時間を有し、第5図のBとEで示
される信号の共役積を演算する。従つて、偏角演
算器85からは、接線速度Vt1=θ1b−θ1a、Vt2=
θ2b−θ2aが出力され、この出力は第6図の加算器
183の出力と同様の信号となる。
Next, a second comparator 80 shown in FIG.
is composed of two delay lines 81a, 81b, four multipliers 82a, 82b, 83a, 83b, adders/subtractors 84a, 84b, and a declination calculator 85.
has a delay time of 12T and calculates the conjugate product of the signals shown as B and E in FIG. Therefore, from the argument calculation unit 85, the tangential velocity V t1 =θ 1b −θ 1a , V t2 =
θ 2b −θ 2a is output, and this output becomes a signal similar to the output of adder 183 in FIG.

また、前記偏角演算器の出力はデイレーライン
185、加算器186及び切換器184で構成さ
れた遅延加算回路89に供給することにより、接
線速度Vtp′Vt1が出力される。
Further, the output of the argument calculation unit is supplied to a delay addition circuit 89 composed of a delay line 185, an adder 186, and a switch 184, thereby outputting a tangential velocity V tp 'V t1 .

ここで、デイレーライン71,81,185は
1周期分の信号を記憶して、整数倍の周期で読出
しを行う遅延メモリを用いてより経済的に構成す
ることができる。
Here, the delay lines 71, 81, 185 can be constructed more economically by using delay memories that store signals for one cycle and read out at integral multiples of cycles.

このよううな超音波ドプラ装置はMモードの場
合、2次元にステツプ走査するBモードの場合、
あるいは移動目的検出装置(MTI)などに適用
でき、また被検体内の断層像に重ねて表示するこ
とができる。
Such ultrasonic Doppler equipment can be used in M mode, B mode for two-dimensional step scanning,
Alternatively, it can be applied to a moving target detection device (MTI), etc., and can be displayed superimposed on a tomographic image inside a subject.

実施例によれば、CRT表示器32は、図示し
ない切換器により増幅器30からの通常の画像信
号と、前述したD/A変換器37からのベクトル
速度信号との両者を選択的に、あるいは同時に表
示可能であり、いずれか任意の画像、あるいはこ
れら両画像を重ね合わせた表示を行うことができ
る。
According to the embodiment, the CRT display 32 selectively or simultaneously receives both the normal image signal from the amplifier 30 and the vector velocity signal from the D/A converter 37 using a switch (not shown). Any arbitrary image or a superimposed display of both images can be displayed.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、周波数
の異なる複数の超音波パルス波を時分割にて放射
し、かつ微小の偏向角差を有する2個の受信信号
からラジアル速度及び接線速度の直交する速度成
分を求めるようにしたので、まず実質的に所望の
周波数の超音波パルス波を放射したときに得られ
る正確な速度を求めるためのドプラ偏移信号が得
られ、遠距離かつ高速度の運動反射体までの距離
と反射体の速度を正確に測定することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, a plurality of ultrasonic pulse waves having different frequencies are emitted in a time-division manner, and the radial velocity is determined from two received signals having a minute deflection angle difference. Since the velocity components orthogonal to the tangential velocity and the tangential velocity are obtained, a Doppler shift signal can be obtained to obtain the accurate velocity obtained when an ultrasonic pulse wave of a desired frequency is radiated. It is possible to accurately measure the distance to a high-velocity moving reflector and the speed of the reflector.

そして、これと同時に従来では得ることのでき
なかつた接線速度を得ることができ、この接線速
度とラジアル速度に基づいてベクトル速度を求め
ることができ、ある程度離れた異なる位置からそ
れぞれ超音波ビームを放射することなく正確な運
動方向を表す運動反射体の速度を容易に得ること
ができる。
At the same time, it is possible to obtain tangential velocity, which could not be obtained conventionally, and vector velocity can be determined based on this tangential velocity and radial velocity, and ultrasonic beams are emitted from different positions a certain distance apart. The velocity of the motion reflector, which represents the exact direction of motion, can be easily obtained without having to do so.

この結果、従来の超音波診断装置で画像表示さ
れる断層像情報に加えて、正確な血流速度、血流
速度分布を同時に画像表示することができ、実用
上極めて多くの診断情報を提供できる超音波診断
装置を得ることが可能となる。
As a result, in addition to the tomographic image information displayed by conventional ultrasound diagnostic equipment, accurate blood flow velocity and blood flow velocity distribution can be displayed simultaneously, making it possible to provide an extremely large amount of diagnostic information in practical use. It becomes possible to obtain an ultrasonic diagnostic device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る超音波ドプラ診断装置の
実施例を示す回路ブロツク図、第2図は複素信号
変換器の回路構成を示すブロツク図、第3図は複
素自己相関器の回路構成を示すブロツク図、第4
図は接線速度及びラジアル速度とベクトル速度と
の関係を示す説明図、第5図は本発明において時
分割放射された超音波パルス波に基づいた受信信
号の処理状態を示す説明図、第6図は速度成分演
算を簡単な回路構成から成る比較器の第1の例の
回路を示すブロツク図、第7図はベクトル速度演
算器の回路構成を示すブロツク図、第8図は複素
デイレーキヤンセラの回路構成を示すブロツク
図、第9図はラジアル速度演算に用いられる第1
の比較器における第2の例の回路構成を示すブロ
ツク図、第10図は接線速度演算に用いられる第
2の比較器における第2の例の回路構成を示すブ
ロツク図である。 10……水晶発振器、12……分周同期回路、
14,16……切換器、24……走査制御器、2
6……高周波増幅器、32……CRT表示器、3
6……メモリ制御器、40……複素信号変換器、
50……複素デイレーキヤンセラ、60……複素
自己相関器、61a,61b……デイレーライ
ン、62a,62b,63a,63b……掛算
器、64a,64b……加減算器、70……第1
の比較器、80……第2の比較器、89……遅延
加算回路、90……ベクトル速度演算器、171
……偏角演算器、172,182……遅延メモ
リ、173,183……減算器、101,103
……f1周波数信号、102,104……f2周波数
信号。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the circuit configuration of a complex signal converter, and FIG. 3 is a circuit diagram showing the circuit configuration of a complex autocorrelator. Block diagram shown, No. 4
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between tangential velocity, radial velocity, and vector velocity, FIG. 7 is a block diagram showing the first example of a comparator with a simple circuit configuration for speed component calculation, FIG. 7 is a block diagram showing the circuit configuration of a vector speed calculator, and FIG. 8 is a complex delay canceller. Figure 9 is a block diagram showing the circuit configuration of the
FIG. 10 is a block diagram showing a second example of the circuit configuration of the second comparator used for tangential velocity calculation. 10... Crystal oscillator, 12... Frequency division synchronous circuit,
14, 16...Switcher, 24...Scanning controller, 2
6...High frequency amplifier, 32...CRT display, 3
6...Memory controller, 40...Complex signal converter,
50... Complex delay canceller, 60... Complex autocorrelator, 61a, 61b... Delay line, 62a, 62b, 63a, 63b... Multiplier, 64a, 64b... Adder/subtractor, 70... Th. 1
comparator, 80...second comparator, 89...delay addition circuit, 90...vector velocity calculator, 171
... Argument calculator, 172, 182 ... Delay memory, 173, 183 ... Subtractor, 101, 103
... f1 frequency signal, 102,104... f2 frequency signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一定の繰返し周波数の超音波パルス波を被検
体内に放射し送信信号と受信信号とを比較して運
動反射体までの距離と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、 同一方向に向け周波数の異なる複数の超音波パ
ルス波を繰返し周期の整数倍の時間ごとに時分割
して発生させこの時分割の超音波パルス波を順に
方向を変えて被検体に送受信するとともに時分割
された超音波パルス波の受信ドプラ信号を複素基
準信号と混合検波して複素信号に変換する送受信
手段と、 この送受信手段から得られた微小の放射角差を
有する第1及び第2の複素信号からラジアル速度
成分と接線速度成分を演算する速度成分演算手段
と、を備え、 前記速度成分演算手段は、 前記複素信号に基づいて各複素信号の自己相関
を演算する複素自己相関器と、 前記自己相関の偏角を求める偏角演算器と、 同一方向に対して送受信される異なる周波数の
超音波パルス波間の遅延時間分前記偏角を遅延さ
せる第1の遅延器と、 前記偏角演算器の出力偏角と、前記第1の遅延
器の出力とを差演算して、同一方向に対する異な
る周波数の受信信号から得られた偏角差からラジ
アル速度成分を求める第1の減算器と、 隣接する微小角差をもつた異なる方向へ同一周
波数の超音波パルス波間の遅延時間分前記偏角を
遅延させる第2遅延器と、 前記偏角演算器の出力偏角と、前記第2の遅延
器の出力とを差演算して、同一周波数をもつた超
音波パルス波の異なる方向に対する受信信号から
得られた偏角差から接線速度成分を求める第2の
減算器と、 を含む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記載の装置において、第1
及び第2の減算器は、複素自己相関の複素出力の
共役積を演算することを特徴とする超音波ドプラ
診断装置。 3 特許請求の範囲1記載の装置において、ラジ
アル速度成分と接線速度成分とからベクトル速度
を求めるベクトル速度演算器を備えたことを特徴
とする超音波ドプラ診断装置。 4 特許請求の範囲3記載の装置において、前記
ベクトル速度演算器は、ラジアル速度成分の2乗
と接線速度成分の2乗との和の平方根からベクト
ル速度の絶対値を演算することを特徴とする超音
波ドプラ診断装置。 5 特許請求の範囲3記載の装置において、前記
ベクトル速度演算器は、ラジアル速度成分と接線
速度成分との比の逆正接を求めてベクトル角度を
演算することを特徴とする超音波ドプラ診断装
置。 6 特許請求の範囲5記載の装置において、前記
ベクトル角度は、走査角により補正してセクタ走
査の基準方向に対する角度として演算することを
特徴とする超音波ドプラ診断装置。
[Claims] 1. Ultrasonic waves that emit ultrasonic pulse waves with a constant repetition frequency into a subject and compare transmitted and received signals to detect the distance to a moving reflector and the speed of the moving reflector. In Doppler diagnostic equipment, multiple ultrasound pulse waves with different frequencies are generated in the same direction in a time-division manner at intervals of an integral multiple of the repetition period, and these time-division ultrasound pulse waves are sequentially directed to the subject. a transmitting/receiving means for transmitting and receiving the received Doppler signal of the time-divided ultrasonic pulse wave and converting it into a complex signal by mixed detection with a complex reference signal; and velocity component calculation means for calculating a radial velocity component and a tangential velocity component from a second complex signal, the velocity component calculation means comprising: a complex self-correlation calculation means for calculating an autocorrelation of each complex signal based on the complex signal. a correlator; a declination calculator that calculates the declination of the autocorrelation; a first delay device that delays the declination by a delay time between ultrasonic pulse waves of different frequencies transmitted and received in the same direction; A first step of calculating a difference between the output declination of the declination calculator and the output of the first delay device to obtain a radial velocity component from the declination difference obtained from received signals of different frequencies in the same direction. a subtracter; a second delay device that delays the declination by a delay time between ultrasonic pulse waves of the same frequency in different directions with a small angular difference between adjacent ones; an output declination of the declination calculator; a second subtracter that calculates a difference between the output of the second delay device and the tangential velocity component from the argument difference obtained from the received signals in different directions of the ultrasonic pulse waves having the same frequency; An ultrasound Doppler diagnostic device comprising: 2. In the device according to claim 1, the first
and the second subtractor calculates a conjugate product of complex outputs of complex autocorrelation. 3. An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising a vector velocity calculator that calculates a vector velocity from a radial velocity component and a tangential velocity component. 4. The device according to claim 3, wherein the vector velocity calculator calculates the absolute value of the vector velocity from the square root of the sum of the square of the radial velocity component and the square of the tangential velocity component. Ultrasonic Doppler diagnostic equipment. 5. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 3, wherein the vector velocity calculator calculates the vector angle by calculating the arctangent of the ratio of the radial velocity component and the tangential velocity component. 6. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 5, wherein the vector angle is corrected by a scanning angle and calculated as an angle with respect to a reference direction of sector scanning.
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