JPS624976B2 - - Google Patents

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JPS624976B2
JPS624976B2 JP55065546A JP6554680A JPS624976B2 JP S624976 B2 JPS624976 B2 JP S624976B2 JP 55065546 A JP55065546 A JP 55065546A JP 6554680 A JP6554680 A JP 6554680A JP S624976 B2 JPS624976 B2 JP S624976B2
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JP
Japan
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signal
pulsed doppler
tomographic image
signals
probe
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JP55065546A
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English (en)
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JPS56161035A (en
Inventor
Kyotaka Nagai
Masami Kawabuchi
Junichi Sato
Akira Fukumoto
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS56161035A publication Critical patent/JPS56161035A/ja
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生体内の血流動態の観測および計測
に用いられる超音波パルスドプラ装置に関し、特
に超音波ビームの走査によつて生体内の実時間断
層像を得、これと同時に前記断層像上で指示され
る部位の実時間パルスドプラ信号を表示する超音
波パルスドプラ装置を提供するものである。
血流計測の際に血流の測定部位を明確にする目
的で、超音波パルスドプラ装置を実時間超音波断
層装置と組み合わせて使用する方法については、
すでに「松尾裕英:リアルタイム心腔内局所血流
計測のための総合超音波システムの開発、第34回
日本超音波医学会講演論文集(1978年)7−8
頁」、「飯沼一浩他:セクタ電子走査法による実時
間断層像とドプラ信号の同時表示、第35回日本超
音波医学会講演論文集(1979年)91頁−92頁」等
の文献に報告されている。
上記した方法は、血流の計測部位を実時間断層
像上で明確に同定できるため、心臓内血流等の複
雑な血流の観測および計測に有効であり、これら
は、通常パルスドプラ信号を得るための探触子と
断層像信号を得るための探触子が同一であるか否
かによつて次の2種類に分類される。
1探触子法……パルスドプラ信号を得る探触
子と断層像信号を得る探触子が同一である。
2探触子法……パルスドプラ信号を得る探触
子と断層像信号を得る探触子が別で、それぞれ
専用の探触子をもつ。
1探触子法の特徴は、探触子が小形で操作性が
良いこと、パルスドプラ信号をサンプリングする
位置が、断層像上の表示位置と正確に対応するこ
とであり、2探触子法の特徴は、パルスドプラ信
号を得る探触子と断層像信号を得る探触子が別で
あるため、周波数、開口等の探触子選定の自由度
が高いことがあげられる。
また上記方法は、これ以外に実時間断層像を得
る際の走査手段によつて機械走査、電子走査に分
類され、走査方法によつてリニア走査、セクタ走
査、コンパウンド走査等に分類される。
本発明は、上記した方式のうち、断層像信号を
得るための探触子とパルスドプラ信号を得るため
の探触子が同一の1探触子法に関するものであ
る。
断層像信号とパルスドプラ信号を入手する探触
子を別々に設ける2探触子法では、音波伝播経路
の違いによつて測定部位の検出精度が落ちるとい
う問題点があるのに対し、1探触子法では、断層
像信号とパルスドプラ信号を得る探触子が同一で
あり、断層像上で表示された部位が、実際にパル
スドプラ信号を検出している部位と正確に対応す
るという利点がある。
しかしながら、前記1探触子法には、断層像の
信号が、パルスドプラ信号に混入し、パルスドプ
ラ信号の信号対雑音比(以下SN比と略す)を下
げてしまうという問題点を有している。以下従来
技術の問題点について更に詳細に説明する。
パルスドプラ装置と実時間断層装置を組み合わ
せて使用する方式の第1の問題点は、探触子駆動
信号レベルを同一にした場合、断層像信号のSN
比に比べてパルスドプラ信号のSN比が、約20か
ら30デシベル悪いという点があげられる。
これは、断層像信号が生体組織の音響インピー
ダンスの違いによる音波の強い反射信号を見てい
るのに対し、パルスドプラ信号は血管内の血球
(主として赤血球)からの音波の弱い反射信号の
ドプラ効果による周波数偏移をみているからであ
る。
また、第2の問題点として、断層像信号とパル
スドプラ信号を実時間で得る場合、信号レベルの
高い断層像信号が、パルスドプラ信号に混入して
正確なパルスドプラ信号の受信を妨害することが
あげられる。
この第2の問題点について図面を用いてさらに
詳細に説明する。
第1図は1探触子法を用い電子セクタ走査によ
つて断層像とパルスドプラ信号を実時間で得るシ
ステムの生体への適用例を示したものであり、図
において、101は電子セクタ探触子、102は
被検体、103はパルスドプラ信号を得る被測定
物たとえば血流、104は被検体の他の部分と音
響インピーダンスが大きく異なり、その境界面で
強い反射信号を発生させる臓器、105は扇形で
囲まれたセクタ走査の視野範囲を示す。
また第2図は、前記システムのタイミングチヤ
ートを示したものであり、aはシステムのレート
パルス、bは断層像のモードとパルスドプラのモ
ードを切替えるモード切替信号(図上でハイレベ
ルが断層像のモード、ローレベルがパルスドプラ
のモードを表わす)。cは断層像信号を得るため
の送信タイミングパルス、dはパルスドプラ信号
を得るための送信タイミングパルス、eはパルス
ドプラ信号をサンプリングする時に使うゲートパ
ルス、fは断層像信号受信方向からの反射信号、
gはパルスドプラ信号受信方向からの反射信号を
表わす。
第1図でL1,L2,L3,……LM,……,LN
セクタ断層像を得るためのN本の超音波ビームの
走査線を表わし、同図でLMはパルスドプラ信号
を得るための走査線であり、106は走査線LM
上でパルスドプラ信号をゲートする位置を示す。
今、第2図b,c,dに示すように断層像信号
を得るための超音波ビームとパルスドプラ信号を
得るための超音波ビームを交互に発射するものと
する。すなわち、超音波ビームの送受信の指向性
をL1→LM→L2→LM→L3→LM……の順序で切替
えるものとする。第2図を使つて説明すれば、時
刻t1にL1方向に超音波ビームを発射し、次いで時
刻t2にLM方向に、時刻t3にL2方向に、時刻t4にL
M方向に、時刻t5にL3方向に、時刻t6にLM方向
(以下同様)に超音波ビームが発射されるものと
する。
なお、この例では、電子セクタ走査方式を用い
ているため超音波ビームの偏向は、電子セクタ探
触子を構成している各素子に与える送受信の遅延
時間を電子的に制御することによつて行う。
第1図に示すように被検体の視野外に強い超音
波反射体104が存在した場合、この反射体から
の反射信号がパルスドプラ信号を得るための反射
信号に混入する。この様子を第2図f,gに示
す。同図で矢印の部分が、断層像を得るための反
射信号がパルスドプラ信号を得るための反射信号
に混入した位置を表わす。もしこの位置が第2図
e,fに示すようにパルスドプラ信号をサンプリ
ングするためのゲート位置と一致すると、断層像
信号受信方向からの反射信号はパルスドプラ信号
に対するノイズとして作用する。
しかも第1図の場合、超音波ビームの走査方向
が変化すると、それに伴つて送信点と反射体10
4による反射点の距離が変化し、したがつて送信
から反射信号が帰つてくるまでの時間、すなわち
第2図のT1,T2,T3が変化する。したがつて反
射体104からの反射信号はあたかもドプラ偏移
を受けた信号のように作用し、擬似ドプラ信号と
なつて真の血流からのドプラ信号の検出を妨害す
る。
以上、視野範囲外からの反射による断層像信号
のパルスドプラ信号への混入について述べたが、
同様のことは多重反射によつても引き起こされ
る。
本発明は上記した従来技術の問題点、特に断層
像信号のパルスドプラ信号への混入に鑑みてなさ
れたものであり、その目的はパルスドプラ信号の
SN比の改善を図ることにある。
本発明はさらに1探触子法を用いて断層像信号
とパルスドプラ信号を実時間で得、かつ表示する
超音波パルスドプラ装置に関してなされたもので
ある。
前述したように、従来の装置では、断層像信号
を得るための超音波周波数とパルスドプラ信号を
得るための超音波周波数が同一であり、周波数領
域で断層像信号とパルスドプラ信号の混入を防ぐ
ことが不可能であつた。
一方、近年急激に進歩した探触子構成技術をも
ちいれば、広帯域な周波数応答をもつ探触子を構
成することが可能であり、このことに関しては、
J,H,GO11,“The design of broad−band
f1uid−1oaded u1trasonic transducers”、IEEE
Trans.Sonics and U1trasonics、vo1、SU−
26、pp、385−393、Novenver、1979、あるいは G、Kossoff、“The effects of backing and
matching on the performance of pjezoelectric
ceramic transducers”、IEEE Trans、Sonics
and U1trasonics、vo1、SU−13、pp、20−30、
March 1966、等の文献に詳しく記されている。
本発明は、このような広帯域探触子を用いて、
断層像信号を得るための超音波周波数とパルスド
プラ信号を得るための超音波周波数を異なる値に
選ぶことにより、前述した断層像信号のパルスド
プラ信号への混入、あるいはその逆であるパルス
ドプラ信号の断層像信号への混入を周波数領域で
制限して大巾に減少させ、SN比の良いパルスド
プラ信号及び断層像信号を得るものである。
以下、本発明の原理および実施例について、図
面をもとに詳細に説明する。
第3図は、本発明の原理を示したものであり、
図において、301は探触子の周波数応答曲線、
302はパルスドプラ信号を得るために必要な周
波数応答曲線、303は断層像信号を得るために
必要な周波数応答曲線を示す。またはパルス
ドプラ信号を得るための超音波中心周波数、±Δ
はその使用帯域、は断層像信号を得るた
めの超音波中心周波数、±Δはその使用帯域
を表わす。
第3図aは本発明の好ましい実施例を示したも
のであり、帯域をもつ2つの信号のクロストーク
を生ずることなく帯域制限フイルタを使つて分離
することが可能である。上記のクロストークを生
じない条件、及び検波の際に混変調を生じない条
件を数式で表現すると式のようになり、 式を満足することが本発明の好ましい実施条
件である。
次に第3図bに示した実施例では、帯域を示す
2つの曲線302と303が重なり合つており、
同図aの場合と比較すると、パルスドプラ信号と
断層像信号の混入防止効果は減少するものの、従
来の同一中心周波数方式と比較すれば、本発明の
効果は十分認められる。
なお、上記した説明では、,及びΔ
パルスドプラ信号用、及びΔを断層像信
号として述べてきたが、これを相互に入れかえて
及びΔを断層像信号用、及びΔ
をパルスドプラ信号用としても良い。
さらに、従来技術の項で述べたように、血流か
らの反射信号は、音響インピーダンスの異なる組
織の境界面からの反射信号と比較するとかなり小
さい。このため、これを解決する方法として、パ
ルスドプラ信号を得るために放射する音波の強度
を、断層像信号を得るために放射する音波の強度
よりも大きくすれば、パルスドプラ信号のSN比
を断層像信号のSN比に近づけることができる。
一般に、上記したような方法を用いると、パル
スドプラ信号が断層像信号へ混入したり、あるい
はその逆の影響が生じるが、本発明の実施例の場
合、周波数領域で2つの信号を分離しているの
で、放射する音波の強度をかえてもお互いの信号
の混入は発生しない。
第4図は、第3図に示した原理を実際の装置に
適用した本発明の一実施例を示すブロツクダイヤ
グラムであり、図において、401は探触子、4
02は送受信切替器、403は送信信号切替器、
404は受信信号分配切替器、405はパルスド
プラ信号用送信器、406は断層像信号用送信
器、407はパルスドプラ信号用帯域制限フイル
タ、408は断層像信号用帯域制限フイルタ、4
09はパルスドプラ信号用受信器、410は断層
像信号用受信器、411は混合器、412は表示
器を表わす。
送信器はパルスドプラ信号用、断層像信号用に
それぞれ独立の送信器405,406を持ち、そ
れぞれのモードで探触子を駆動するパルスの周波
数、山数、振巾を切替える。受信信号は2つの帯
域制限フイルタ407,408によつて使用周波
数帯域外の信号を制限し、パルスドプラ信号、断
層像信号で必要な受信信号処理をそれぞれ受信器
409,410で行つた後、混合器411でパル
スドプラ信号と断層像信号を混合し、表示器41
2に結果を実時間表示する。
このような構成の超音波パルスドプラ装置を用
いることにより、断層像信号のパルスドプラ信号
の断層像信号への混入、あるいはその逆であるパ
ルスドプラ信号への混入を大巾に減少させること
ができる。
以上詳細な説明から明らかなように、本発明
は、1探触子法を採用した超音波パルスドプラ装
置において、パルスドプラ信号を得るための超音
波周波数と断層像を得るための超音波周波数を異
ならしめたものであり、本発明により、探触子が
小形で、しかも実時間断層上で血流計測部位を明
確に検出することができ、かつSN比の良いパル
スドプラ信号が得られる超音波パルスドプラ装置
を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は1探触子法で電子セクタ走査によつて
断層像とパルスドプラ信号を実時間で得るシステ
ムの生体への適用例を示す動作説明図、第2図は
第1図のシステムの動作を説明するタイミングチ
ヤート、第3図a,bは本発明の原理図、第4図
は本発明の一実施例における超音波パルスドプラ
装置のブロツクダイヤグラムである。 301……探触子の周波数応答曲線、302…
…パルスドプラ信号を得るために必要な周波数曲
線、303……断層像信号を得るために必要な周
波数曲線、401……探触子、402……送受信
切替器、403……送信信号切替器、404……
受信信号分配切替器、405,406……送信
器、407,408……フイルタ、409,41
0……受信器、411……混合器、412……表
示器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超音波断層像信号及び超音波パルスドプラ情
    報を得るための単一の探触子と、互いに異なる周
    波数を発生する断層像信号用送信器及びパルスド
    プラ信号用送信器と、前記両送信器からの信号を
    切替える送信信号切替器と、探触子からの受信信
    号を切替える受信信号分配切替器と、前記受信信
    号分配切替器からの信号を受信する断層像信号用
    受信器及びパルスドプラ信号用受信器と、前記両
    受信器からの信号を混合する混合器と、前記混合
    器の結果を表示する表示器とを備え、前記探触子
    の駆動周波数帯域を (中心周波数)±△(帯域) および (中心周波数)±△(帯域) とし、この二つの周波数帯域のうち一方をドプラ
    用、他方を断層像用として用い、かつ前記二つの
    周波数帯域が +△−△ 2△ 2△ なる条件を満足していることを特徴とする超音波
    パルスドプラ装置。 2 パルスドプラ信号を得るために放射される音
    波の強度が断層像信号を得るために放射される音
    波の強度よりも大きいことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の超音波パルスドプラ装置。
JP6554680A 1980-05-16 1980-05-16 Ultrasonic pulse doppler apparatus Granted JPS56161035A (en)

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JPS61128947A (ja) * 1984-11-26 1986-06-17 株式会社東芝 超音波診断装置
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JPS5554942A (en) * 1978-10-20 1980-04-22 Tokyo Shibaura Electric Co Ultrasoniccwave disgnosis device

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