JPH034842A - Ultrasonic doppler diagnostic device - Google Patents

Ultrasonic doppler diagnostic device

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Publication number
JPH034842A
JPH034842A JP13966189A JP13966189A JPH034842A JP H034842 A JPH034842 A JP H034842A JP 13966189 A JP13966189 A JP 13966189A JP 13966189 A JP13966189 A JP 13966189A JP H034842 A JPH034842 A JP H034842A
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JP
Japan
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velocity
vector
calculator
tangential
radial
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Pending
Application number
JP13966189A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Okada
孝 岡田
Takemitsu Harada
烈光 原田
Chihiro Kasai
河西 千広
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH034842A publication Critical patent/JPH034842A/en
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect vector velocity showing an exact motion state and to display information concerning this vector velocity in the past before a present time point by pictures as well by providing plural frame memories, etc., to successively store two-dimensional Doppler information in a reagent. CONSTITUTION:The vector velocity is calculated according to the information in the plural frame memories and a frame memory controller 71 is provided to control to read memory in frame memories 70. On the other hand, a tangential velocity memory 73 is provided to store tangential velocity and a tangential velocity averaging circuit 74 is provided. The absolute value of this vector velocity and a vector angle, etc., are averaged concerning the prescribed number of data by a vector velocity averaging circuit 78 and supplied to a display device 28. Accordingly, as the vector velocity information, both the not-averaged velocity and the averaged velocity can be selectively displayed by the pictures on a CRT display. Thus, the vector velocity information before the lapse of a prescribed time can be read.

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、特に超音波を被検体内
に放射してドプラ効果による速度情報を受信し、被検体
内の運動反射体の運動状態を画面上に正確に表示する超
音波ドプラ診断装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic Doppler diagnostic device, in particular, an ultrasonic Doppler diagnostic device that emits ultrasonic waves into a subject, receives velocity information due to the Doppler effect, and detects motion reflectors within the subject. The present invention relates to an ultrasonic Doppler diagnostic device that accurately displays the movement state of a person on a screen.

[従来の技術] 生体などの被検体内に超音波パルスビーム等を放射して
運動する反射体、例えば心臓内血流の状態を画像表示す
る超音波ドプラ診断装置が周知であり、これは、被検体
内からの血流の反射エコーを受信し、反射エコーが受け
たドプラ効果を超音波キャリア周波数の周波数偏移とし
て検出することにより、血流の速度分布状態を求めるも
のである。
[Prior Art] Ultrasonic Doppler diagnostic equipment is well known, which displays an image of the state of intracardiac blood flow using a moving reflector that emits an ultrasonic pulse beam or the like into a subject such as a living body. The velocity distribution state of the blood flow is determined by receiving the reflected echo of the blood flow from within the subject and detecting the Doppler effect received by the reflected echo as a frequency shift of the ultrasound carrier frequency.

[発明が解決しようとする課題] ところで、このような従来装置では、単一ビームで得ら
れる速度は超音波ビーム方向(セクタ走査にあっては動
径方向)に動く速度成分のみで、実際の運動方向による
正確な速度を表示することは困難であるという問題があ
る。
[Problem to be solved by the invention] By the way, in such conventional devices, the velocity obtained with a single beam is only the velocity component moving in the ultrasound beam direction (radial direction in sector scanning), and the actual velocity is There is a problem in that it is difficult to display accurate speed according to the direction of movement.

従って、従来は、ある程度離れた異なる位置から複数の
超音波パルスビームを被検体の同一位置に放射し、得ら
れた複数の速度信号を合成することにより、運動反射体
の運動方向を含んだ速度を求めることが行われる。
Therefore, conventionally, multiple ultrasonic pulse beams are emitted from different positions a certain distance apart to the same position on the subject, and the obtained multiple velocity signals are synthesized to calculate the velocity including the direction of motion of the motion reflector. It is done to find out.

しかし、この方法では装置が複雑となるばかりでなく、
特に心臓等のように超音波パルス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適用し難いと
いう欠点がある。
However, this method not only complicates the equipment, but also
In particular, it has the disadvantage that it is difficult to apply to a region such as the heart where the position and angle at which the ultrasonic pulse beam can be inserted are limited.

また、セクタ走査での超音波送受信方向において、微小
の偏向角差を有する2つの超音波パルスビームを放射し
て得られた速度信号を比較演算してベクトル速度を求め
ることが特開昭62−152437号公報にて提案され
ている。
In addition, in the ultrasonic transmission/reception direction in sector scanning, vector velocity can be determined by comparing and calculating velocity signals obtained by emitting two ultrasonic pulse beams having a minute deflection angle difference. This is proposed in the No. 152437 publication.

これによれば、まず所定の方向に超音波パルスビームを
l(数回放射し、その後に所定方向と微小偏向角ずれた
方向に超音波パルスビームを複数回放射し、この微小の
偏向角差を有する動径方向の2つの速度信号から接線速
度を実時間で演算して、最終的にベクトル速度を求める
ことができる。
According to this, an ultrasonic pulse beam is first emitted several times in a predetermined direction, and then an ultrasonic pulse beam is emitted multiple times in a direction that is slightly different from the predetermined direction by a small deflection angle. By calculating the tangential velocity in real time from the two velocity signals in the radial direction having , it is possible to finally obtain the vector velocity.

しかしながら、この場合には、実時間でベクトル速度を
演算して画像表示することはできるが、運動状態を表示
した後に前の運動状態を再び画像表示することはできな
い。
However, in this case, although it is possible to calculate the vector velocity in real time and display an image, it is not possible to display the previous motion state as an image again after displaying the motion state.

画像診断を行う場合には、所定時間経過した2つの診断
像を比較観察したい場合があり、既に得られた過去の速
度状態を更に画像表示できるようにすることが望まれて
いる。
When performing image diagnosis, there are cases where it is desired to compare and observe two diagnostic images after a predetermined period of time has elapsed, and it is desired to be able to display an image of the past speed state that has already been obtained.

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、セクタ走査する装置において正確な運動状態
を示すベクトル速度を検出するとともに、このベクトル
速度に関し現時点以前の過去の情報も画像表示できる超
音波ドプラ診断装置を提供することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to detect a vector velocity indicating an accurate motion state in a sector scanning device, and to obtain past information on this vector velocity before the present time. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler diagnostic device that can also display images.

また、他の目的は、演算されたベクトル速度を矢印で明
確に画像表示し、速度状態が画面上で容易に把握できる
超音波ドプラ診断装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler diagnostic device that clearly displays the calculated vector velocity using arrows and allows the velocity state to be easily grasped on the screen.

[課題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
期で超音波パルスビームを被検体内にセクタ走査し、そ
の結果得られた反射エコー信号を復調、して運動反射体
の速度を検出する超音波ドプラ診断装置において、走査
されるセクタ円弧における動径方向の被検体内の2次元
ドプラ情報を順次記憶する複数のフレームメモリと、選
択されたフレームメモリにおいて超音波ビーム方向で微
小偏向角差のあるドプラ情報を取り出しこれらドプラ情
報からセクタ円弧での接線速度を演算する接線速度演算
器と、この接線速度と動径方向の動径速度とからベクト
ル速度を演算するベクトル速度演算器と、を備えたこと
を特徴とする。また、請求項(2)の発明は、前記接線
速度演算器が差信号演算器及び乗算器から成り、ベクト
ル速度演算器は接線速度の動径速度に対する比の逆正接
を求めてベクトル角度を演算する角度演算器と、接線速
度及び動径速度の2乗和の平方根を演算する絶対値演算
器と、から構成されることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention scans sectors within a subject with an ultrasonic pulse beam at a constant repetition period, demodulates the reflected echo signals obtained as a result, and demodulates the reflected echo signals obtained as a result. In an ultrasonic Doppler diagnostic device that detects the velocity of a motion reflector by detecting the velocity of a motion reflector, a plurality of frame memories sequentially store two-dimensional Doppler information within a subject in a radial direction in a sector arc to be scanned, and a selected frame memory. A tangential velocity calculator extracts Doppler information with minute deflection angle differences in the ultrasound beam direction and calculates the tangential velocity in the sector arc from this Doppler information, and a vector velocity is calculated from this tangential velocity and the radial velocity in the radial direction. A vector velocity calculator that calculates. Further, in the invention of claim (2), the tangential velocity computing unit comprises a difference signal computing unit and a multiplier, and the vector velocity computing unit computes the vector angle by calculating the arctangent of the ratio of the tangential velocity to the radial velocity. and an absolute value calculator that calculates the square root of the sum of the squares of the tangential velocity and the radial velocity.

更に、請求項(3)の発明は、前記構成に加えて、ベク
トル速度演算器で演算されたベクトル速度を断層像内に
矢印で画像表示する表示装置を、備えたことを特徴とす
る。
Furthermore, the invention according to claim (3) is characterized in that, in addition to the above configuration, a display device is provided for displaying the vector velocity calculated by the vector velocity calculation unit as an arrow in the tomographic image.

[作用] 以上の構成によれば、超音波パルスビームが被検体内に
所定の偏向角でセクタ走査されることになり、このセク
タ走査にて得られた超音波ビーム方向の動径速度が1フ
レーム毎に順次フレームメモリに記憶される。
[Operation] According to the above configuration, the ultrasound pulse beam is sector-scanned within the subject at a predetermined deflection angle, and the radial velocity in the ultrasound beam direction obtained by this sector scanning is 1. Each frame is sequentially stored in the frame memory.

そして、任意に選択されたフレームメモリでまず接線速
度を演算することになり、この接線速度の演算を第10
図に基づいて説明する。
Then, the tangential velocity is first calculated using an arbitrarily selected frame memory.
This will be explained based on the diagram.

図において、実際の速度(ベクトル速度)をひとすると
、例えば1つのフレームメモリにおける任意方向0−4
aの動径速度”rlと、前記0−1−3方向と微小の偏
向角Δφだけ離れた方向o−bの動径速度■r2とから
接線速度V、を演算する。すなわち、例えば差演算を行
う場合には、まず動径速−度■ と動径速度 Vr2と
の差Δ■は、1 Δ■″″Vr1−vr2 −1ひl [cosθ−cos (θ+Δφ))ひl 
1cosθ−cos (θ+Δφ月−・Δφ Δφ (1ひ1;ベクトル速度の絶対値、θ;実際の速度方向
と超音波ビーム方向との成す角)          
  ・・・(1)ここで、Δφ(1とすると、前記(1
)式は、ΔV−−1ひl sinθ・Δφ となる。従って、このΔVに係数−1/Δφを乗算する
ことにより、超音波ビーム方向に直交する接線速度V 
が求められる。
In the figure, the actual speed (vector speed) is, for example, 0-4 in any direction in one frame memory.
The tangential velocity V is calculated from the radial velocity "rl" of a and the radial velocity "r2" in the direction ob-b which is separated by a small deflection angle Δφ from the 0-1-3 direction. That is, for example, by calculating the difference When performing
1 cos θ - cos (θ + Δφ month -・Δφ Δφ (1hi 1: absolute value of vector velocity, θ: angle formed between actual velocity direction and ultrasound beam direction)
...(1) Here, if Δφ(1), the above (1
) formula becomes ΔV−1 sin θ·Δφ. Therefore, by multiplying this ΔV by the coefficient -1/Δφ, the tangential velocity V perpendicular to the ultrasound beam direction
is required.

■ −ΔV・ (−1/Δφ) −l y l sinθ        −(2)この
ようにして求められた接線速度は、動径速度とともにベ
クトル演算に供される。すなわち、実際の速度方向を示
す角度すなわちベクトル角度θと、ベクトル速度の絶対
値1ひ1は、次式にて求められる。
-ΔV·(−1/Δφ) −ly l sinθ −(2) The tangential velocity thus obtained is subjected to vector calculation together with the radial velocity. That is, the angle indicating the actual velocity direction, that is, the vector angle θ, and the absolute value of the vector velocity are determined by the following equation.

1 θ〜j an  (V t / Vr t )    
・・・(3)υ1−パー「丙−1・・・(4) rl      t このようにして、実際の速度を示すベクトル速度が求め
られ、運動反射体の絶対速度や運動方向を正確に画像表
示することが可能となる。
1 θ〜j an (V t / V r t )
...(3) υ1-par 'υ-1...(4) rl t In this way, the vector velocity indicating the actual velocity is obtained, and the absolute velocity and direction of motion of the motion reflector can be accurately imaged. It becomes possible to display.

そして、この場合のベクトル速度演算は、フレームメモ
リ内情報で行われており、現在の時点より少し前のフレ
ームメモリ内情報を用いることにより、過去の速度情報
を抽出することができることになる。
The vector velocity calculation in this case is performed using the information in the frame memory, and past velocity information can be extracted by using the information in the frame memory slightly before the current time.

また、このベクトル速度の表示は、運動方向(ベクトル
方向)を矢印で示し、その絶対値を矢印の長さで表すよ
うにしており、これにより、実際の速度状態を明瞭に示
すことができる。
In addition, this vector velocity is displayed by indicating the direction of motion (vector direction) with an arrow and its absolute value by the length of the arrow, thereby making it possible to clearly indicate the actual velocity state.

[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、本発明の第1実施例に係る超音波ドプラ診
断装置の主要構成の回路ブロック図が示されており、超
音波パルスビームは、プローブ1Oから被検体11に向
けて放射される。この超音波パルスビームを放射するた
めに、送受信部12、走査制御部13、タイミング発生
部14が設けられており、前記タイミング発生部14は
、超音波送信周波数信号を発生させるとともに、超音波
の送受信のためのタイミング信号を発生させる。送受信
部12は、走査制御部13の制御に基づいて超音波パル
スビームの出力制御を行っている。また、送受信部12
には、速度演算部16が接続されており、セクタ走査に
て得られた超音波ビーム方向め動径速度は、この速度演
算部16にて反射エコー信号のドプラ偏移周波数から演
算される。
FIG. 1 shows a circuit block diagram of the main components of an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention, in which an ultrasonic pulse beam is emitted from a probe 1O toward a subject 11. Ru. In order to radiate this ultrasonic pulse beam, a transmitting/receiving section 12, a scanning control section 13, and a timing generating section 14 are provided, and the timing generating section 14 generates an ultrasonic transmission frequency signal and Generates timing signals for transmission and reception. The transmitting/receiving section 12 controls the output of the ultrasonic pulse beam based on the control of the scanning control section 13. In addition, the transmitting/receiving section 12
A velocity calculation unit 16 is connected to the ultrasonic beam direction radial velocity obtained by sector scanning, and the velocity calculation unit 16 calculates the radial velocity in the ultrasound beam direction from the Doppler shift frequency of the reflected echo signal.

そして、この動径速度情報は、1断層像毎の動径速度が
記憶されたフレーム100(jり〜100(j!+k)
がフレームメモリ70に蓄えられているが、この動径速
度情報はまだ速度値とされていない周波数偏移情報とし
てもよい。
This radial velocity information is stored in frame 100 (j~100(j!+k)) in which the radial velocity for each tomographic image is stored.
is stored in the frame memory 70, but this radial velocity information may be frequency shift information that has not yet been converted into a velocity value.

て演算することができ、次のような演算により求められ
る。
It can be calculated using the following calculation.

すなわち、ドプラ偏移周波数をfo、流速の絶対値を1
ひ1.流体の流れの方向と超音波ビームの成す角をθ、
音速をC2超音波の送信周波数をf とすると、動径速
度V は、 Or V  −1υl cosθ−(fd/2fo)c・・・
(5) で示されるものとなり、この(5)式にて動径速度が演
算される。
In other words, the Doppler shift frequency is fo, and the absolute value of the flow velocity is 1.
Hi1. The angle between the fluid flow direction and the ultrasound beam is θ,
When the sound speed is C2 and the transmission frequency of ultrasonic wave is f, the radial velocity V is Or V −1υl cosθ−(fd/2fo)c...
(5) The radial velocity is calculated using this equation (5).

本発明において特徴的なことは、複数のフレームメモリ
内情報でベクトル速度を求めるようにしたことであり1
.実施例ではこのフレームメモリ70は64枚分あるい
は32枚分のフレーム情報を記憶できるものを用いる。
The characteristic feature of the present invention is that the vector velocity is determined using information in a plurality of frame memories.
.. In the embodiment, the frame memory 70 is capable of storing frame information for 64 frames or 32 frames.

従って、このフレームメモリ70内のメモリの読出しを
制御するフレームメモリ制御器71が設けられ、一方で
は、接線速度を演算する接線速度演算器72、第1実施
例では接線速度の平均値に基づいて絶対流速を演算して
いるので、このための接線速度を記憶する接線速度メモ
リ73及び接線速度平均化回路74が設けられている。
Therefore, a frame memory controller 71 is provided to control reading of the memory in the frame memory 70, and on the other hand, a tangential velocity calculator 72 is provided to calculate the tangential velocity. Since the absolute flow velocity is calculated, a tangential velocity memory 73 and a tangential velocity averaging circuit 74 are provided to store the tangential velocity for this purpose.

また、本発明は前記接線速度演算器72で求められた接
線速度と動径速度に基づいてベクトル速度を演算するが
、このために、フレームメモリ70内に記憶されている
動径速度を平均化する動径速度平均化回路75、この動
径速度平均化回路75を制御する平均化回路制御器76
、ベクトル速度演算器77、ベクトル速度の平均値を演
算するベクトル速度平均化回路78、このベクトル速度
平均化回路78を制御する平均化回路il制御器79が
設けられる。
Further, the present invention calculates a vector velocity based on the tangential velocity and radial velocity determined by the tangential velocity calculator 72, but for this purpose, the radial velocity stored in the frame memory 70 is averaged. an averaging circuit controller 76 that controls the radial velocity averaging circuit 75;
, a vector velocity calculator 77, a vector velocity averaging circuit 78 for computing an average value of vector velocity, and an averaging circuit il controller 79 for controlling this vector velocity averaging circuit 78.

更に、演算されたベクトル速度を断層像に重ねて表示す
るためのCRT表示器を用いた表示装置28が設けられ
ている。
Furthermore, a display device 28 using a CRT display is provided to display the calculated vector velocity superimposed on the tomographic image.

第3図には、前記接線速度演算器72の内部回路が示さ
れており、これはある方向の動径速度Vr1とこれと微
少偏向角ずれた方向の動径速度Vr2との差を演算する
ための符号変換器30及び加算器31と、(−1/Δφ
)を乗算する乗算器32とから構成される。前記符号変
換器30は、動径速度vr2の符号を反転し−vr2と
して加算器31に出力し、加算器31で動径速度vr1
と加算することにより、結果的に差演算を行っている。
FIG. 3 shows the internal circuit of the tangential velocity calculator 72, which calculates the difference between the radial velocity Vr1 in a certain direction and the radial velocity Vr2 in a direction shifted by a slight deflection angle. a code converter 30 and an adder 31 for (-1/Δφ
). The sign converter 30 inverts the sign of the radial velocity vr2 and outputs it as -vr2 to the adder 31, and the adder 31 converts the sign to the radial velocity vr1.
As a result, a difference operation is performed.

また、第4図には前記ベクトル速度演算器77の内部回
路が示されており、これは動径、速度vr1前記(3)
式のjan−1(V  /V  )を演算するt   
  rl 角度演算器36から構成される。
Further, FIG. 4 shows the internal circuit of the vector velocity calculator 77, which includes the radius vector, velocity vr1 (3)
t to calculate jan-1(V/V) of the equation
rl Consists of an angle calculator 36.

第10図に示されるように、前記方法で演算される角度
θは演算の基礎にした動径速度方向に対する角度である
から、実際に表示する場合には、基準線を設定し、例え
ば第10図の中心線OPを基準線として、これに対する
角度φでベクトル角度を示すことが好適である。すなわ
ち、中心線OPに対する走査角をβとすると、φ−θ−
βを演算することにより、角度φを演算することができ
、これにより正確なベクトル角度の表示が可能となる。
As shown in FIG. 10, since the angle θ calculated by the above method is an angle with respect to the radial velocity direction on which the calculation is based, when actually displaying it, a reference line is set and, for example, It is preferable to use the center line OP in the figure as a reference line and to indicate the vector angle by the angle φ with respect to the reference line. That is, if the scanning angle with respect to the center line OP is β, then φ−θ−
By calculating β, the angle φ can be calculated, which allows accurate vector angle display.

第1実施例は以上の構成から成り、以下にその作用を説
明する。
The first embodiment has the above configuration, and its operation will be explained below.

眩検体内に超音波を順次送受波することにより、フレー
ム100毎の速度情報がフレームメモリ70に記憶され
ることになる。ここで、例えばある時間のフレーム10
0i)を選択してベクトル速度を求めるものとする。
By sequentially transmitting and receiving ultrasonic waves into the subject, velocity information for each frame 100 is stored in the frame memory 70. Here, for example, frame 10 of a certain time
0i) to find the vector velocity.

この場合は、前記フレーム1001)における走査線m
番目(第10図の方向0− a )の深さdの動径速度
vr1と、走査線m+1番目(第10図の方向0−1−
 a方向と微小の偏向角Δφだけ離れた方向0−4b)
の深さdの動径速度”r2が接線速度演算器72に供給
される。そうすると、符号変換器30及び加算器31に
て前記(1)式の差演算が行われ、その後に乗算器32
により前記(2)式の差演算が行われ、接線速度V が
演算されることになる。
In this case, the scanning line m in the frame 1001)
The radial velocity vr1 at the depth d of the scan line m+1 (direction 0-a in FIG. 10) and the scanning line m+1 (direction 0-1- in FIG. 10).
Direction 0-4b separated from the a direction by a small deflection angle Δφ)
The radial velocity "r2" at the depth d is supplied to the tangential velocity calculator 72. Then, the sign converter 30 and the adder 31 perform the difference calculation of the equation (1), and then the multiplier 32
Accordingly, the difference calculation of the above equation (2) is performed, and the tangential velocity V 2 is calculated.

そして、この接線速度V は接線速度メモリ73に蓄え
られた後に、接線速度平均化回路74にて例えば、所定
時間内の(1)から(j!+k)までのフレームで得ら
れた接線速度の平均値が演算される。一方、動径速度平
均回路75にて動径速度の平均値が前記接線速度の場合
と同様にして演算されており、両平均値はベクトル速度
演算器77に供給される。
After this tangential velocity V is stored in the tangential velocity memory 73, the tangential velocity averaging circuit 74 calculates, for example, the tangential velocity obtained in frames (1) to (j!+k) within a predetermined time. The average value is calculated. On the other hand, the average value of the radial velocity is calculated in the radial velocity averaging circuit 75 in the same manner as in the case of the tangential velocity, and both average values are supplied to the vector velocity calculator 77.

このベクトル速度演算器77では、前記動径速度Vr1
の平均値と接線速度V0の平均値から前記(4)式によ
りベクトル速度の絶対値が演算されるとともに、前記(
3)式によりベクトル角度が演算されることになる。そ
して、このベクトル速度の絶対値とベクトル角度も、実
施例では所定数のデータについてベクトル速度平均化回
路78にて平均化され、表示装置28に供給されること
になる。従って、ベクトル速度情報として平均化してい
ないものと、平均化されたものとの両者を選択的にCR
7表示器上に画像表示することができる。
In this vector velocity calculator 77, the radial velocity Vr1
The absolute value of the vector velocity is calculated from the average value of and the average value of the tangential velocity V0 by the above equation (4), and the above (
3) The vector angle will be calculated using the equation. In this embodiment, the absolute value of the vector velocity and the vector angle are also averaged by the vector velocity averaging circuit 78 for a predetermined number of data, and then supplied to the display device 28. Therefore, CR selectively uses both unaveraged and averaged vector velocity information.
7 images can be displayed on the display.

このような第1実施例によれば、所定時間前のベクトル
速度情報を読み出すことができ、例えば心臓に適用する
場合には、心拍の1周期中の所望の時期の速度状態を抽
出することができ、前記演算処理を2回行うことにより
、時期の異なる複数の速度情報を画面上で同時に比較す
ることができるという利点がある。
According to the first embodiment, vector velocity information from a predetermined time ago can be read out, and when applied to the heart, for example, the velocity state at a desired time during one cycle of heartbeat can be extracted. By performing the arithmetic processing twice, there is an advantage that a plurality of pieces of speed information at different times can be compared simultaneously on the screen.

第2図には、本発明の第2実施例が示されており、この
第2実施例は簡単な構造にて、求めるベクトル速度値の
精度を」二げることができるものである。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, which has a simple structure and can improve the accuracy of the vector velocity value obtained.

すなわち、フレームメモリ70の後段直後に動径速度平
均化回路75を設け、この動径速度の平均値から接線速
度を求めるようにしたものである。
That is, a radial velocity averaging circuit 75 is provided immediately after the frame memory 70, and the tangential velocity is determined from the average value of the radial velocity.

例えば、動径速度平均化回路75では、(1)から(j
!+k)までのフレームで得られた動径速度の平均値を
最初に演算しており、平均化回路制御器80により()
)からl+k)までのフレームの走査線m番目の深さd
の動径速度V  と、rlm (1)から(12+ lc )までのフレームの走査線
m+1番目の深さdの動径速度V   とを接線速r、
m+1 度演算器72に供給することになる。
For example, in the radial velocity averaging circuit 75, (1) to (j
! The average value of the radial velocity obtained in the frames up to +k) is first calculated, and the averaging circuit controller 80 calculates the average value of the radial velocity ()
) to l+k), the depth d of the mth scan line of the frame
The radial velocity V of the scanning line m+1st depth d of the frame from rlm (1) to (12+lc) is defined as the tangential velocity r,
m+1 times are supplied to the arithmetic unit 72.

従って、接線速度そしてベクトル速度が、平均化された
動径速度に基づいて演算されることになり、許容できる
所定時間内において精度の高い速度情報を得ることがで
きることになる。
Therefore, the tangential velocity and vector velocity are calculated based on the averaged radial velocity, and highly accurate velocity information can be obtained within an allowable predetermined time.

次に、第5図には本発明の第3実施例が示されており、
この第3実施例は、接線速度演算器72を複素演算によ
る回路構成としたことを特徴とする。
Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention,
This third embodiment is characterized in that the tangential velocity calculator 72 has a circuit configuration based on complex calculations.

すなわち、第3実施例は、余弦信号変換器40a及び正
弦信号変換器42aから成る複素信号変換器44a1余
弦信号変換器40b及び正弦信号変換器42bから成る
複索信号変換器44bを有し、余弦信号変換器40では
動径速度信号をeO8信号に変換し、正弦信号変換器4
2では動径速度信号の位相を90度ずらせてsin信号
に変換する。
That is, the third embodiment has a complex signal converter 44a consisting of a cosine signal converter 40a and a sine signal converter 42a, a complex signal converter 44b consisting of a cosine signal converter 40b and a sine signal converter 42b, The signal converter 40 converts the radial velocity signal into an eO8 signal, and the sine signal converter 4 converts the radial velocity signal into an eO8 signal.
2, the phase of the radial velocity signal is shifted by 90 degrees and converted into a sine signal.

この複索信号変換器44には4個の掛算器46a。This multi-line signal converter 44 includes four multipliers 46a.

46b、46C,46d、符号変換器48及び2個の加
算器50a、50bが設けられ、これらにより後述する
複素演算が行われる。
46b, 46C, 46d, a code converter 48, and two adders 50a, 50b are provided, and complex operations described below are performed by these.

また、複素信号の虚数部Iの実数部Rに対する比の逆正
接を演算する逆正接演算器52と、(−1/にΔφ)を
乗算する乗算器54とを有しており、これらの構成によ
り複索演算が行われ、正確な直角方向の速度を求めるこ
とができる。
It also includes an arctangent calculator 52 that calculates the arctangent of the ratio of the imaginary part I to the real part R of the complex signal, and a multiplier 54 that multiplies (-1/ by Δφ). A multiple search operation is performed by , and an accurate velocity in the orthogonal direction can be determined.

この第5図の作用を演算式にて説明する。The operation shown in FIG. 5 will be explained using an arithmetic expression.

第10図に示されるように、方向0− a方向の動径速
度Vr1、微小の偏向角Δφだけ離れた0 −b方向の
動径速度Vr2は、それぞれ次式にて表される。
As shown in FIG. 10, the radial velocity Vr1 in the direction 0-a and the radial velocity Vr2 in the 0-b direction separated by a minute deflection angle Δφ are expressed by the following equations.

Vrl”’ひl cosθ      ・・・(6)v
r2−’ひ1cos(θ十へ<6)    −(7)こ
こで、(6)、(7)式のVrl、vr2(あるいは周
波数偏移)は、ドプラ信号を複素数で表した場合には複
素ドプラ信号の位相の偏角分に比例している値であるか
ら、ドプラ信号をこの位相の偏角分をもった大きさ1の
複素数と考えると、それぞれの複素ドプラ信号Z 1 
、Z 2は次の(8)、(9)式となる。
Vrl"'hi cosθ...(6)v
r2−′hi1cos(θ+<6)−(7) Here, Vrl and vr2 (or frequency deviation) in equations (6) and (7) are complex when the Doppler signal is expressed as a complex number. Since the value is proportional to the argument of the phase of the Doppler signal, if we consider the Doppler signal as a complex number of magnitude 1 with the argument of this phase, each complex Doppler signal Z 1
, Z 2 are expressed by the following equations (8) and (9).

Z、 mcos (kV、1) +1sin (kV、
1)−cos  (k Vcos θ) +1sin  (kVcos θ)     ・ (8
)Z  −cos (kVr2) 十1sIn (kV
r2)2 −cos  ((kVcos  (θ十Δφ))+1s
ln  f(kVcos  (θ+Δφ))・・・ (
9) ただし、kは次式で表される比例定数である。
Z, mcos (kV, 1) +1 sin (kV,
1) −cos (kVcos θ) +1sin (kVcos θ) ・ (8
)Z −cos (kVr2) 11sIn (kV
r2) 2 −cos ((kVcos (θ + Δφ)) + 1s
ln f(kVcos (θ+Δφ))... (
9) However, k is a proportionality constant expressed by the following formula.

k=(4πf/cf) r ここで、f :超音波送信周波数 f :超音波繰返し周波数 「 C:生体中の音速 次に、第10図のO→a方向の超音波パルスビームと直
角方向の接線速度■ (−ひsinθ)を求める。
k=(4πf/cf) r Here, f: Ultrasonic transmission frequency f: Ultrasonic repetition frequency C: Sound speed in the living body Find the tangential velocity ■ (-hi sin θ).

すなわち、Zl、Z2の複素共役積を求めると、その実
数部Rと虚数部工の値を、次の(11)、(13)式か
ら得ることができる。
That is, when the complex conjugate product of Zl and Z2 is determined, the values of its real part R and imaginary part can be obtained from the following equations (11) and (13).

R[Z  拳Z *] 2 −R[(cos kV  + 1sin kV、■)「
1 (cos kV  −1sln kVr2) ]2 =cos k (V、1−Vr2)     −(10
)::cos  (kVΔφsinθ)  R−(11
)I[Z−Z  ”] 2 = I [(cos kV  +1sin kV、■)
「1 (cos kV  −1sin kVr2) ]2 一8ink(■r1−vr2)・・・(12)::si
n  (kVΔφsin  θ)   I   ・ (
13)そして、(11)、(13)式を次の(14)式
に代入すると接線速度v0を演算することができる。
R[Z fist Z *] 2 -R[(cos kV + 1sin kV, ■)"
1 (cos kV −1sln kVr2) ]2 = cos k (V, 1−Vr2) −(10
)::cos (kVΔφsinθ) R-(11
) I [Z-Z ”] 2 = I [(cos kV +1sin kV, ■)
"1 (cos kV -1sin kVr2) ]2-8ink (■r1-vr2)...(12)::si
n (kVΔφsin θ) I ・ (
13) Then, by substituting equations (11) and (13) into the following equation (14), the tangential velocity v0 can be calculated.

V  −(1/にΔφ) tan −’ (1/R)一
1υl sin θ        −(14)従って
、第3実施例によれば、フレームメモリ70内において
選択されたある時期のフレームの速度データを複素信号
変換器44に供給することにより複素信号に変換され、
複素信号の実数部Rと虚数部■により、前記(14)式
の演算を行えば、接線速度■ を求めることができる。
V - (Δφ in 1/) tan -' (1/R) - 1υl sin θ - (14) Therefore, according to the third embodiment, the velocity data of a frame at a certain time selected in the frame memory 70 is is converted into a complex signal by supplying it to a complex signal converter 44,
The tangential velocity {circle over (1)} can be determined by performing the calculation of equation (14) using the real part R and the imaginary part {circle over (1)} of the complex signal.

そして、この接線速度■ と動径速度■r1から、ベク
トル速度演算器77によりベクトル角度及びベクトル速
度の絶対値が求められており、このベクトル角度θ、ベ
クトル速度の絶対値1υ1は前なお、ベクトル角度θは
中心線OPに対する角度φ(第10図)に、前記φ−θ
−βにより変換される。
Then, from this tangential velocity ■ and radial velocity ■r1, the vector angle and the absolute value of the vector velocity are determined by the vector velocity calculator 77, and the vector angle θ and the absolute value 1υ1 of the vector velocity are The angle θ is the angle φ (Fig. 10) with respect to the center line OP, and the angle θ
−β.

この処理は他の各点についても同様に行われ、1フレー
ムの全ての点にについて順次行われるが、これを任意領
域に限定してもよく、カーソル等で領域指定することに
より、所望の領域のベクトル速度を抽出することも可能
である。
This process is performed in the same way for each other point, and is performed sequentially for all points in one frame, but it may also be limited to an arbitrary area, and by specifying the area with a cursor etc., the desired area can be selected. It is also possible to extract the vector velocity of

この第3実施例によれば、複素共役積を演算することに
より接線速度を正確に求めることができ、従ってベクト
ル速度の精度も向上することになる。
According to the third embodiment, the tangential velocity can be accurately determined by calculating the complex conjugate product, and therefore the accuracy of the vector velocity is also improved.

以上のようにして求められたベクトル速度は、断層像に
重ねて画像表示されており、第6図に示されるように、
角度を4分割し、θ度、90度。
The vector velocity determined in the above manner is displayed as an image superimposed on the tomographic image, and as shown in Fig. 6,
Divide the angle into 4 parts, θ degrees and 90 degrees.

180度、270度のそれぞれに所定の色を設定して、
これらの間にある角度は挾まれる色の混合比を変えて表
示することも好適である。この場合の、ベクトル速度の
絶対値は輝度の大きさにて表示し、これによれば速度が
大きいほど明るく輝いた色、で表示されることになる。
Set a predetermined color for each of 180 degrees and 270 degrees,
It is also suitable to display angles between these by changing the mixing ratio of the interposed colors. In this case, the absolute value of the vector velocity is displayed by the magnitude of brightness, and according to this, the greater the velocity, the brighter the color will be displayed.

他の発明は、ベクトル速度の角度を矢印で表示すること
を特徴とし、第7図に示されるように、角度を矢印で示
すとともに、絶対値は矢印の長さで表示することが好ま
しい。
Another invention is characterized in that the angle of the vector velocity is indicated by an arrow, and as shown in FIG. 7, it is preferable that the angle is indicated by an arrow and the absolute value is indicated by the length of the arrow.

また、第8図に示されるように、角度を矢印で示し、絶
対値は数値で表示することも可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 8, angles can be indicated by arrows and absolute values can be indicated by numerical values.

更に、第9図に示されるように、絶対値、角度の両者を
数値で表示してもよく、カーソル表示にて所望の点を選
択することにより、注目する特定点の正確な情報を取り
出すことができる。なお、この数値表示と第7図の矢印
表示を同時に行ってもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 9, both the absolute value and the angle may be displayed numerically, and by selecting the desired point with the cursor display, accurate information on the specific point of interest can be retrieved. I can do it. Note that this numerical display and the arrow display in FIG. 7 may be performed simultaneously.

このような表示によれば、ベクトル速度の方向と絶対値
が明確に表示され、診断に適確な情報を提供可能となる
According to such a display, the direction and absolute value of the vector velocity are clearly displayed, making it possible to provide accurate information for diagnosis.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、複数のフレーム
メモリの微小の偏向角差のある速度情報でベクトル速度
を求められるようにしたので、従来のように実時間の速
度情報だけでなく、現時刻前のベクトル速度情報を画像
表示することができ、過去の運動状態と現在の運動状態
との比較や関連ある複数の時刻の運動状態の比較を行い
、診断に有効な情報を提供することが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, vector velocity can be determined using velocity information with minute deflection angle differences between multiple frame memories. In addition to information, vector velocity information before the current time can be displayed as an image, and it is possible to compare the past motion state with the current motion state or the motion state at multiple related times, making it useful for diagnosis. It becomes possible to provide information.

例えば、心臓内血流を観察する場合には、心拍周期での
各時刻のベクトル速度を画像表示することができ、また
ベクトル速度情報を用いて他の詳細な解析を行うことも
でき、心臓機能などの各種の診断に何益な情報を提供す
ることが可能となる。
For example, when observing intracardiac blood flow, the vector velocity at each time in the heartbeat cycle can be displayed as an image, and the vector velocity information can also be used to perform other detailed analyses. This makes it possible to provide information that is useful for various types of diagnosis.

また、請求項(3)の発明によれば、ベクトル速度が分
かりやすく表示され、運動方向(ベクトル角度)及び速
度値に関する正確な情報を容易に判断できるようになる
という利点がある。
Further, according to the invention of claim (3), there is an advantage that the vector velocity is displayed in an easy-to-understand manner, and accurate information regarding the motion direction (vector angle) and velocity value can be easily determined.

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

第1図は本発明の第1実施例に係る超音波ドプラ診断装
置の概略構成を示す回路ブロック図、第2図は本発明の
第2実施例に係る超音波ドプラ診断装置の概略構成を示
す回路ブロック図、第3図は接線速度演算器の内部回路
を示すブロック図、 第4図はベクトル速度演算器の内部回路を示すブロック
図、 第5図は接線速度演算器の他の内部回路に関する第3実
施例を示すブロック図、 第6図はベクトル速度のカラー表示の説明図、第7図は
ベクトル速度を矢印表示する場合の説明図、 第8図はベクトル速度を矢印と数値で表示する場合の説
明図、 第9図はベクトル速度を数値で表示する場合の説明図、 第10図は実際の速度(ベクトル速度)と動径速度と接
線速度の関係を示す説明図である。 10 ・・・ プローブ 12 ・・・ 送受信部 13 ・・・ 走査制御部 16 ・・・ 速度演算部 28 ・・・ 表示装置 符号変換器 加算器 乗算器 絶対値演算器 角度演算器 フレームメモリ フレームメモリ制御器 接線速度演算器 接線速度メモリ 接線速度平均化回路 動径速度平均化回路 ベクトル速度演算器 ベクトル速度平均化回路。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic Doppler diagnostic device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of an ultrasonic Doppler diagnostic device according to a second embodiment of the present invention. Circuit block diagram, Fig. 3 is a block diagram showing the internal circuit of the tangential velocity calculator, Fig. 4 is a block diagram showing the internal circuit of the vector velocity calculator, and Fig. 5 is related to other internal circuits of the tangential velocity calculator. A block diagram showing the third embodiment. Figure 6 is an explanatory diagram of color display of vector velocity. Figure 7 is an explanatory diagram of vector velocity displayed with arrows. Figure 8 is an illustration of vector velocity displayed with arrows and numerical values. FIG. 9 is an explanatory diagram when the vector velocity is displayed numerically. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the actual velocity (vector velocity), radial velocity, and tangential velocity. 10... Probe 12... Transmission/reception unit 13... Scanning control unit 16... Speed calculation unit 28... Display device code converter adder multiplier Absolute value calculator Angle calculator Frame memory Frame memory control tangential velocity calculator tangential velocity memory tangential velocity averaging circuit radial velocity averaging circuit vector velocity computing unit vector velocity averaging circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)一定の繰返し周期で超音波パルスビームを被検体
内にセクタ走査しその結果得られた反射エコー信号を復
調して被検体内の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、走査されるセクタ円弧における
動径方向の被検体内の2次元ドプラ情報を順次記憶する
複数のフレームメモリと、選択されたフレームメモリに
おいて超音波ビーム方向で微小偏向角差のあるドプラ情
報を取り出しこれらドプラ情報からセクタ円弧での接線
速度を演算する接線速度演算器と、この接線速度と動径
方向の動径速度とからベクトル速度を演算するベクトル
速度演算器と、を備えたことを特徴とする超音波ドプラ
診断装置。(2)請求項(1)記載の装置において、前
記接線速度演算器は差信号演算器及び乗算器から成り、
ベクトル速度演算器は接線速度の動径速度に対する比の
逆正接を求めてベクトル角度を演算する角度演算器と、
接線速度及び動径速度の2乗和の平方根を演算する絶対
値演算器と、から構成されることを特徴とする超音波ド
プラ診断装置。 (3)一定の繰返し周期で超音波パルスビームを被検体
内にセクタ走査し、その結果得られた反射エコー信号を
復調して被検体内の運動反射体の速度を検出する超音波
ドプラ診断装置において、超音波ビーム方向で微小偏向
角差のあるドプラ情報からセクタ円弧での接線速度を演
算する接線速度演算器と、この接線速度と動径方向の動
径速度とからベクトル速度を演算するベクトル速度演算
器と、このベクトル速度演算器で演算されたベクトル速
度を断層像内に矢印で画像表示する表示装置とを、備え
たことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
[Claims] (1) Sector-scanning an ultrasonic pulse beam within the subject at a constant repetition period and demodulating the resulting reflected echo signal to detect the velocity of a moving reflector within the subject. In an ultrasound Doppler diagnostic device, a plurality of frame memories sequentially store two-dimensional Doppler information within a subject in the radial direction in a sector arc to be scanned, and a minute deflection angle difference in the ultrasound beam direction in a selected frame memory. A tangential velocity calculator that extracts certain Doppler information and calculates a tangential velocity in a sector arc from this Doppler information, and a vector velocity calculator that calculates a vector velocity from this tangential velocity and a radial velocity in a radial direction. An ultrasonic Doppler diagnostic device characterized by: (2) In the device according to claim (1), the tangential velocity calculator comprises a difference signal calculator and a multiplier,
The vector velocity calculator is an angle calculator that calculates the vector angle by calculating the arctangent of the ratio of the tangential velocity to the radial velocity;
An ultrasonic Doppler diagnostic device comprising: an absolute value calculator that calculates the square root of the sum of squares of tangential velocity and radial velocity. (3) Ultrasonic Doppler diagnostic equipment that scans sectors within the subject with an ultrasonic pulse beam at a constant repetition rate, demodulates the resulting reflected echo signals, and detects the velocity of the moving reflector within the subject. , a tangential velocity calculator that calculates the tangential velocity in the sector arc from Doppler information with a minute deflection angle difference in the ultrasound beam direction, and a vector that calculates the vector velocity from this tangential velocity and the radial velocity in the radial direction. An ultrasound Doppler diagnostic device comprising: a velocity calculator; and a display device that displays the vector velocity calculated by the vector velocity calculator as an arrow in a tomographic image.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7215788B2 (en) 1995-03-31 2007-05-08 1 . . . Limited Digital loudspeaker

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