JPH04208142A - Ultrasonic diagnosis device - Google Patents

Ultrasonic diagnosis device

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JPH04208142A
JPH04208142A JP34038990A JP34038990A JPH04208142A JP H04208142 A JPH04208142 A JP H04208142A JP 34038990 A JP34038990 A JP 34038990A JP 34038990 A JP34038990 A JP 34038990A JP H04208142 A JPH04208142 A JP H04208142A
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JP
Japan
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blood flow
angle
flow velocity
ultrasound
region
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Application number
JP34038990A
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Japanese (ja)
Inventor
Nozomi Satake
望 佐竹
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce measurement errors by electronically scanning each divided oscillator group, receiving plural ultrasonic beams from the same region, gaining angles between the plural ultrasonic beams and blood flows in the region on the positions of the oscillator groups and the region, and gaining each maximum blood flow speed by plural signals from reception means. CONSTITUTION:Divided oscillator groups 1a-1c each are electronically scanned, plural ultrasonic beams are received from the same region, angles between the plural ultrasonic beams and blood flows in the region are gained on the positions of the oscillator groups 1a-1c and the region, maximum blood flow speeds each are gained by plural signals from reception means 3C, 3D, and effective and ineffective components of blood flow speeds are gained from the respective angles and the respective maximum blood flow speeds. This can reduce measurement errors in the blood flow speeds, even when the angles become large, and can dispense with the operation for setting the angles, resulting in shortening the inspection time.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、心臓内あるいは血管内の血流なとの運動する
反射体の速度を検出または測定することができる超音波
診断装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to ultrasonic waves that can detect or measure the speed of moving reflectors such as blood flow in the heart or blood vessels. Related to diagnostic equipment.

(従来の技術) 超音波ドプラ法は、超音波か移動物体により反射される
と反射波の周波数が物体の移動速度に比例して偏移する
超音波ドプラ効果を利用したものである。超音波レート
パルスを生体に送波し、その反射波エコーの位相変化よ
りドプラ効果による周波数偏移を得ると、そのエコーを
得た深さ位置における移動物体の運動情報を得ることが
できる。これによれば、生体内における位置での血流の
流れの向き、乱れているか整っているかの流れの状態を
知ることができる。
(Prior Art) The ultrasonic Doppler method utilizes the ultrasonic Doppler effect in which when an ultrasonic wave is reflected by a moving object, the frequency of the reflected wave shifts in proportion to the moving speed of the object. By transmitting ultrasonic rate pulses to a living body and obtaining the frequency shift due to the Doppler effect from the phase change of the reflected wave echo, it is possible to obtain motion information of a moving object at the depth position where the echo was obtained. According to this, it is possible to know the direction of the flow of blood at a position in the living body and the state of the flow, whether it is turbulent or regular.

具体的には、まず送受波回路を駆動して超音波探触子か
ら被検体の生体内の血流に対して超音波パルスを所定回
数繰り返し送波する。送信超音波ビームの中心周波数f
cは流動する血球により散乱され、ドプラ偏移を受けて
周波数f dたけ変化(7、送受波回路は受信周波数f
=fc+fdを受波する。なお周波数fc、fdl;j
次式のようになる。
Specifically, first, the wave transmitting/receiving circuit is driven to repeatedly transmit ultrasonic pulses from the ultrasonic probe to the blood flow in the living body of the subject a predetermined number of times. Center frequency f of the transmitted ultrasound beam
c is scattered by the flowing blood cells and changes by the frequency f d due to the Doppler shift (7, the transmitter/receiver circuit changes the receiving frequency f
=fc+fd is received. Note that the frequencies fc, fdl;j
It becomes as follows.

fd=2Vcos θ−fc/に こで、■は、血流速度であり、θは超音波ビームと血管
とのなす角度であり、Cは音速である。
fd=2Vcos θ-fc/niko, ■ is the blood flow velocity, θ is the angle between the ultrasound beam and the blood vessel, and C is the speed of sound.

この周波数fdは血流速度■の関数となっているから、
ドプラ偏移周波数fdを検出しこれを処理すれば、血流
速度■を得ることができる。
Since this frequency fd is a function of blood flow velocity ■,
By detecting and processing the Doppler shift frequency fd, the blood flow velocity ■ can be obtained.

この血流速度を計測する方法として、例えば特願平]、
 −204653が既に知られCいる。この技術内容を
第6図に従って説明する。ある血管に流れる血流速度V
の任意の部位S1に対して、2つの超音波ビームA、B
を異なる方向から放射するとき、2つの超音波ビームA
、Bの交差角度を予め所定の角度Δθとなるように自動
的に設定する。そして同一部位Sからの2つの反射エコ
ーを同一振動子群で受信17、これらの受信信号に基づ
き2つのドプラ偏移周波数を検出しこれらに対応する2
つの速度V 、■ を演算により求める。
As a method of measuring this blood flow velocity, for example,
-204653 is already known. This technical content will be explained with reference to FIG. The velocity of blood flowing through a certain blood vessel V
Two ultrasound beams A and B are applied to an arbitrary part S1 of
When radiating from different directions, two ultrasonic beams A
, B are automatically set in advance to a predetermined angle Δθ. Then, two reflected echoes from the same site S are received by the same transducer group 17, two Doppler shift frequencies are detected based on these received signals, and two Doppler shift frequencies corresponding to these are detected.
The two velocities V and ■ are determined by calculation.

さらに第6図からもわかるように、次式の関係がある。Furthermore, as can be seen from FIG. 6, there is a relationship expressed by the following equation.

v=v、  °X十■2゛y V  =Vcosθ1 V  =Vcosθ =Vcos  (θ] −Δθ)
である。ここでx、yは2つの超音波ビームA。
v=v, °
It is. Here, x and y are two ultrasound beams A.

B上の単位ベクトルであり、θ1は速度Vと速度V と
のなす角度であり、θ2は速度■と速度■ ■2とのなす角度である。すなわち、上式を演算するこ
とにより2つの速度■ 、■2と超音波ビ■ 一ムA、Bの交差角度△θとから血流速度Vと角度θ1
を求めることができるから、血管内の血流の大きさと方
向を把握することかできる。これによれば、交差角度を
自動設定しながら、絶対速度を正確に求めることかでき
る。
It is a unit vector on B, θ1 is the angle formed by velocity V and velocity V 2 , and θ2 is an angle formed by velocity 2 and velocity 2. In other words, by calculating the above equation, the blood velocity V and the angle θ1 are obtained from the two velocities ■, ■2 and the intersection angle Δθ of the ultrasound beams A and B.
Since it is possible to determine the size and direction of blood flow in blood vessels, it is possible to determine the size and direction of blood flow within the blood vessels. According to this, it is possible to accurately determine the absolute speed while automatically setting the intersection angle.

しかしながら、−に連した一例にあっては、次のような
問題があった。以下これを説明する。ます、超音波ドプ
ラ法では、第7図に示すように血流速度の時間的変化の
うち、最高血流速v maxから最大偏移周波数fdm
aXを求める。また血流速度に対するパワーは第8図に
示すようになっている。
However, in an example related to -, there were the following problems. This will be explained below. First, in the ultrasonic Doppler method, as shown in Fig. 7, among the temporal changes in blood flow velocity, the maximum deviation frequency fdm from the maximum blood flow velocity v max
Find aX. Further, the power relative to the blood flow velocity is as shown in FIG.

そして第9図に示す断層像を用いて血管方向Pと超音波
ビーム方向とのなす角度θ及び管径2rを測定する。ま
たレンジゲート幅を血管に合わせてこの長さをρとする
と、2r−ρCO8θとなる。
Then, using the tomographic image shown in FIG. 9, the angle θ between the blood vessel direction P and the ultrasound beam direction and the tube diameter 2r are measured. Further, if the range gate width is matched to the blood vessel and this length is ρ, then it becomes 2r−ρCO8θ.

さらに臨床上求めたい血流g Qは、 Q=V−A=Vmax /2 ・yr r2但しVma
x =c−fdmax/ (2f−cosθ)であり、
fは超音波周波数であり、Cは音速である。ここでCO
Sθで角度補正している。
Furthermore, the blood flow g Q that is clinically desired is: Q=VA=Vmax/2 ・yr r2 However, Vma
x = c-fdmax/(2f-cosθ),
f is the ultrasonic frequency and C is the speed of sound. Here CO
The angle is corrected by Sθ.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、第10図に示すように角度θが大きくな
ると、これに伴って最大流速値VfflaXが角度補1
「シているにもかかわらず、大きな値を示すようになる
。このため血流mQを過大に評価してI、まうという問
題があった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, as shown in FIG. 10, as the angle θ increases, the maximum flow velocity value VfflaX becomes
``It starts to show a large value even though the blood flow mQ is low.Therefore, there was a problem that the blood flow mQ was overestimated.

この原因として乱流成分が影響していることが考えられ
る。第11図(a)(b)はこの種の= 5− 血流の状態を示す図である。血流には、第11図(a)
に示す層流と第11図(b)に示す乱流との2つの状態
がある。前記層流は、 V (x)=Vmax  (1−(x/R) 2)と表
示される。ここでRは管径(半径)である。
The cause of this is thought to be the influence of turbulence components. FIGS. 11(a) and 11(b) are diagrams showing this type of =5- blood flow state. In blood flow, Figure 11 (a)
There are two states: laminar flow shown in FIG. 11(b) and turbulent flow shown in FIG. 11(b). The laminar flow is expressed as V(x)=Vmax(1-(x/R)2). Here, R is the pipe diameter (radius).

また前記乱流は、 V (x) −Vmax  (1−(x/R) ) ”
”と表示される。ここで口はレイノルズ数により変化す
る。Rは管径(半径)である。このときの流れはV (
x)方向以外にもある。
Further, the turbulent flow is V (x) −Vmax (1−(x/R)) ”
” is displayed. Here, the opening changes depending on the Reynolds number. R is the pipe diameter (radius). At this time, the flow is V (
x) There are other directions besides the direction.

次に前記乱流が発生する条件としては、(1)レイノル
ズ数RDか増加した場合RD−4Qρ/πDη ここでQは流量であり、ρは流体密度である。Dは管径
(直径)であり、ηは流体粘度である。
Next, the conditions for the occurrence of the turbulent flow are: (1) When the Reynolds number RD increases: RD-4Qρ/πDη Here, Q is the flow rate and ρ is the fluid density. D is the tube diameter (diameter) and η is the fluid viscosity.

(2)管内の状態が変化した場合 入口領域2曲がった管(2次流の発達)(3)時間が変
化した場合 拍動流 が考えられる。
(2) When the conditions inside the pipe change, the inlet region 2 curves the pipe (development of secondary flow). (3) When the time changes, pulsatile flow is considered.

このように、多くの血管は乱流であるとみなぜ、この乱
流により血管に沿った方向の速度成分と、それ以外の方
向の血流成分とが合成されるため、最高血流速v ma
xが見掛は上人きくな−っていた。
In this way, many blood vessels are considered to have turbulent flow, and this turbulence causes the velocity component in the direction along the blood vessel and the blood flow component in other directions to be synthesized, so that the maximum blood flow velocity v ma
X looked like a jonin and was not listening.

また第12図に示すように血流方向への流れを■ とす
る。このV。は流量に南りする速度”Cあす、管径方向
の位置Xの関数である。また層流時の速度は、前述した
如く Vo−Vmax  (1−(x/R) 2)であり、乱
流時の速度は、 Vo=Vmax  (1−x/R)” である。ここでV ll1aXはVoの最大値である。
Further, as shown in FIG. 12, the flow in the blood flow direction is assumed to be . This V. is the southward velocity of the flow rate "C tomorrow", which is a function of the position The velocity during flow is Vo=Vmax (1-x/R)''. Here, Vll1aX is the maximum value of Vo.

乱流は微小体積内でランダム方向に動く速度Vrを流量
に寄り、する速度■。から分離して考える。全体的に見
ると、速度Voで流れているが、微視的に見ると、散乱
体(赤血球)は(下意の動きをしているが、統計的には
釣り合っているので、JS寄ったりしない。ずなわぢど
の角度からもVrの速度で向かりてくるものと見える。
Turbulent flow has a velocity Vr that moves in random directions within a microvolume depending on the flow rate. Think about it separately. Overall, it flows at a speed Vo, but when viewed microscopically, the scatterers (red blood cells) move in an ulterior manner, but statistically they are balanced, so they are closer to JS. No. Zunawa appears to be coming towards us at a speed of Vr from any angle.

したがって、超音波ビーム上でのドプラ検出速度は、第
13図に示すようにVocosθ+Vrとなる。そl〜
てこれを角度捕iT’、すると、Vmax−(Vo c
osθ+V r ) / c o sθ=Vo+Vr/
cosθ となる。すなわち第14図に示すように流量には無効な
成分Vrは角度θと共に1 / c o sθで上Ij
l′シていく。このように角度θが大きくなると、測定
値Vma、Xが大きな値を示すようになり、流量Qの過
大評価を発生し、たり、角度が異なった条件下で測定し
た値との誤差か発生し再現性か乏しくなっていた。
Therefore, the Doppler detection speed on the ultrasound beam is Vocos θ+Vr, as shown in FIG. Sol~
If we take this as an angle iT', then Vmax-(Voc
osθ+Vr) / cosθ=Vo+Vr/
cos θ. In other words, as shown in FIG.
I'll go. As the angle θ becomes larger in this way, the measured values Vma and Reproducibility was poor.

そこで本発明の目的は、角度が大きくなっても、血流速
度の測定誤差を低減することのできる超音波診断装置を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can reduce measurement errors in blood flow velocity even when the angle becomes large.

(課題を解決するための手段) 本発明は」1記の課題を解決し目的を達成する為に次の
ような手段を講じた。本発明゛は、被検体に対して超音
波を送受波し?lIられた受波信号からドプラ信号を抽
出L−+IAドプラ信号に基づき血流量を1:1測する
超音波診断装置において、複数の振動子を伏設した超音
波探触子を複数の振動子群に分割[7分割された各振動
J’ 7!’fを電子走査し同一部位からの複数の超音
波ビームを受信する手段と、前記振動子群の位置、前記
部位の位置とに基づき前記複数の超音波ビームと前記部
位に流れる血流とのなす角度を求める手段と、前記受信
手段からの複数の信号から最大血流速を夫々求め、前記
各角度、最大血流速から血流速の有効成分、無効成分を
求める演算手段とを具備17たことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) The present invention has taken the following measures in order to solve the problems and achieve the objects set forth in item 1. The present invention transmits and receives ultrasonic waves to and from a subject. Extract Doppler signals from received signals L-+IA In ultrasound diagnostic equipment that measures blood flow 1:1 based on Doppler signals, an ultrasound probe with multiple transducers is Divide into groups [each vibration divided into 7 J' 7! means for electronically scanning 'f and receiving a plurality of ultrasound beams from the same region; and calculation means for calculating the maximum blood flow velocity from each of the plurality of signals from the receiving means and calculating the effective component and invalid component of the blood flow velocity from each of the angles and the maximum blood flow velocity. It is characterized by:

(作用) このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。分割された各振動子群を電子走査し同一部位か
らの複数の超音波ビームを受信し、振動子群の位置1部
位の位置とに基づき複数の超音波ビームと部位に流れる
血流とのなす角度を求め、受信手段からの複数の信号か
ら最大血流速を夫々求め、各角度、最大血流速度から血
流速の有効成分、無効成分を求めるので、角度が大きく
なっても、血流速度の測定誤差を低減でき、しかも角度
を設定する操(1か不要となるので、検査−つ − 時間を短縮できる。
(Effects) By taking such measures, the following effects are achieved. Each divided transducer group is electronically scanned to receive multiple ultrasound beams from the same region, and the formation between the multiple ultrasound beams and the blood flow flowing to the region is based on the position of the transducer group and the position of one region. The angle is determined, the maximum blood flow velocity is determined from multiple signals from the receiving means, and the effective and inactive components of the blood flow velocity are determined from each angle and maximum blood flow velocity. Speed measurement errors can be reduced, and inspection time can be shortened because angle setting operations are no longer necessary.

(実施例) 以下本発明の具体的な実施例について説明する。第1図
は本発明に係る超音波診断装置の第1の実施例を示す概
略ブロック図、第2図はモニタのMラスク上の任意の観
測点における血流方向とMラスタとのなず角度設定を説
明するための図、第3図は実施例の作用を説明するため
の図である。
(Example) Specific examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is the angle between the blood flow direction and the M raster at an arbitrary observation point on the M raster of the monitor. FIG. 3 is a diagram for explaining the settings, and FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.

第1図に示すように超音波診断装置は、超音波探触子1
、送信系2と(、てパルス発生器2A、送信遅延回路2
B、パルサ2C1受信系3としてプリアンプ3A、受信
遅延回路3Bを有している。また前記装置は、Bモード
処理系4として包絡線検波回路4A、  ドプラモード
処理系として位相検波回路5A、  レンジゲート回路
5B、FFT5C。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus includes an ultrasonic probe 1
, transmission system 2 (, pulse generator 2A, transmission delay circuit 2
B. Pulsar 2C1 The reception system 3 includes a preamplifier 3A and a reception delay circuit 3B. The device also includes an envelope detection circuit 4A as a B-mode processing system 4, a phase detection circuit 5A as a Doppler mode processing system, a range gate circuit 5B, and an FFT 5C.

演算回路5D1表示系6としてDSC6A (ディジタ
ル・スキャン・コンバータ)、TVモニタ6B、制御系
と17てコントローラ]0を有している。
The arithmetic circuit 5D1 has a DSC 6A (digital scan converter) as a display system 6, a TV monitor 6B, and a controller 17 as a control system.

超音波探触子1は、複数の超&波振動了(チャンネル)
を併設してなり、第2図に示すセクタ電子走査を行なう
べく、超音波ビームの送波方向が超音波ビーム1パルス
毎に順次扇形に変わるように各々振動子の励振タイミン
グを所望の方向に応じて変化させていく。すなわちまず
、パルス発生器2Aは、図示しないクロックパルスを入
力すると、超音波繰り返し周波数に相当するレートパル
スを発生し送信遅延回路2Bに出力する。
Ultrasonic probe 1 has multiple ultrasonic and wave vibrations (channels).
In order to perform the sector electronic scanning shown in Fig. 2, the excitation timing of each transducer is set in the desired direction so that the transmission direction of the ultrasonic beam sequentially changes in a fan shape for each pulse of the ultrasonic beam. We will change it accordingly. That is, first, when the pulse generator 2A receives a clock pulse (not shown), it generates a rate pulse corresponding to the ultrasonic repetition frequency and outputs it to the transmission delay circuit 2B.

送信遅延回路2Bは、超音波探触T−1から超音波が所
望の方向に送波すべく、各々のチャンネルごとに所定の
遅延時間をり、える。パルサ2Cは、送信遅延回路2B
から出力される遅延されたレートパルスから駆動パルス
を生成し、超音波探触子1の各々の振動子を駆動する。
The transmission delay circuit 2B sets a predetermined delay time for each channel so that the ultrasonic wave is transmitted from the ultrasonic probe T-1 in a desired direction. The pulser 2C is the transmission delay circuit 2B
A drive pulse is generated from the delayed rate pulse outputted from the ultrasonic probe 1, and each transducer of the ultrasound probe 1 is driven.

かくして超音波探触子1は、超音波を発生し、この超音
波を生体表面5を介して生体内へ送波する。この超音波
は牛体内の血管及び血管内の血流(主に赤血球)により
一部反射され、そのエコー信号は同一の振動子で受信さ
れる。
Thus, the ultrasound probe 1 generates ultrasound and transmits the ultrasound into the living body via the living body surface 5. This ultrasonic wave is partially reflected by blood vessels within the cow's body and blood flow (mainly red blood cells) within the blood vessels, and the echo signals thereof are received by the same transducer.

プリアンプ3Aは、超音波探触子1−から入力するエコ
ー信号を増幅した後、このエコー信号を受信遅延回路3
Bに出力する。受信遅延回路3Bは遅延時間を与え、し
かるのち図示しない加算器により各々チャンネルの信号
を加算する。そして加%された信号は、包絡線検波回路
4A、位相検波回路5Aに出力される。包絡線検波回路
4Aは、受信遅延回路3Bからの受信信号を包絡線検波
し、Bモード像データ(断層像データ)をDSC6Aに
出力する。
The preamplifier 3A amplifies the echo signal input from the ultrasound probe 1-, and then transmits this echo signal to the reception delay circuit 3.
Output to B. The reception delay circuit 3B provides a delay time, and then an adder (not shown) adds the signals of each channel. The added signal is then output to an envelope detection circuit 4A and a phase detection circuit 5A. The envelope detection circuit 4A performs envelope detection on the received signal from the reception delay circuit 3B, and outputs B-mode image data (tomographic image data) to the DSC 6A.

位相検波回路5Aは、受信遅延回路3Bから入力するエ
コー信号と図示しない基準信号とを入力して位相検波し
、位相情報すなわちドプラ信号とクラッタ成分とからな
るドプラ偏移周波数を得る。
The phase detection circuit 5A inputs the echo signal input from the reception delay circuit 3B and a reference signal (not shown), performs phase detection, and obtains phase information, that is, a Doppler shift frequency consisting of a Doppler signal and a clutter component.

そしてこの信号を図示しないA/D変換器でディジタル
信号化し、図示しないフィルタによりクラッタ成分を除
去し、ドプラ信号を得る。そして生体内の血流が流れて
いる深さの位置だけのドプラ信号を抽出するため、ドプ
ラ信号をレンジゲート回路5Bに人力する。
This signal is converted into a digital signal by an A/D converter (not shown), and clutter components are removed by a filter (not shown) to obtain a Doppler signal. Then, in order to extract the Doppler signal only at the depth of the blood flow in the living body, the Doppler signal is manually input to the range gate circuit 5B.

ここで第2図に示すようにモニタ上には、扇形=  1
2 − 状の断層像と血流情報とが同時に表示され、血流Sと交
差するごとくラスタMを設定する。また交差点付近には
サンプルボリュームSV(レンジゲート位置)を設定し
、中心Oを中心として回転するようにマークRを表示す
る。このマークRは図示【7ないエンコーダを回転して
中心Oを中心として任意の角度θだけ回転するものとな
っている。
Here, as shown in Figure 2, on the monitor is a fan shape = 1
2--shaped tomographic image and blood flow information are displayed simultaneously, and a raster M is set so that it intersects with the blood flow S. Further, a sample volume SV (range gate position) is set near the intersection, and a mark R is displayed so as to rotate around the center O. This mark R is rotated by an arbitrary angle θ about the center O by rotating an encoder (not shown).

そしてマークRを血流方向と推定17てこれに合わせる
ことにより、角度θを決定する。
Then, the angle θ is determined by aligning the mark R with the estimated blood flow direction 17.

またコントローラ10は、エンコーダを手動で任意方向
に回転すると、これに連動してマークRを回転させその
角度θを計算しこの角度を演算回路5Dに出力するもの
となっている。レンジゲート回路5Bは、図2に示すよ
うにTVモニタに表示された任意のラスクM上のサンプ
リングボリュームSV(レンジゲート位置ともいう。)
にレンジゲートをかけ、この範囲内のドプラ信号のみを
抽出する。周波数分tli器としてのFFT5Cは、レ
ンジゲート回路5Bからのドプラ信号を周波数解+11
シ血流速度の時間的な変化を求める。
Further, when the encoder is manually rotated in an arbitrary direction, the controller 10 rotates the mark R in conjunction with this, calculates the angle θ, and outputs this angle to the calculation circuit 5D. As shown in FIG. 2, the range gate circuit 5B detects the sampling volume SV (also referred to as the range gate position) on any rask M displayed on the TV monitor.
Apply a range gate to extract only Doppler signals within this range. The FFT 5C as a frequency divider converts the Doppler signal from the range gate circuit 5B into a frequency solution +11
Obtain temporal changes in blood flow velocity.

次に第1の本実施例の特徴とする部分について第3図を
参照して説明する。本実施例が特徴とするところは、第
3図1こ示すように生体表面a1に接する超音波探触子
1を操作者がマニュアルにて生体表面a2に移動させる
ことにより、血流方向と超音波ビームとのなす角度θ 
、θ2をコント■ ローラー0により求め、この角度θ  θ  と1 °
    2 この角度における見掛は上の最大流速Vmaxl。
Next, the features of the first embodiment will be explained with reference to FIG. The feature of this embodiment is that, as shown in FIG. Angle θ with the sound wave beam
, θ2 is determined by controller 0, and this angle θ θ and 1°
2 The apparent maximum flow velocity at this angle is Vmaxl.

vmaχ2とに基づき無効な血流成分を除去した有効な
血流成分すなわち、真の最大流速値を求める演算回路5
Dを設けた点にある。
an arithmetic circuit 5 for calculating an effective blood flow component from which invalid blood flow components have been removed based on vmaχ2, that is, a true maximum flow velocity value;
It is at the point where D was set.

すなわちまず、生体表面a1における超音波ビームと血
流とのなす角度θ1におけるドプラ最高速度Vmaxl
をFFT5Cにより検出する。次に超音波探触子1を生
体表面a2に移動して超音波ビームと血流とのなす角度
θ2におけるドプラ最高速度v max2を検出する。
That is, first, the Doppler maximum velocity Vmaxl at the angle θ1 between the ultrasonic beam and the blood flow on the biological surface a1
is detected by FFT5C. Next, the ultrasound probe 1 is moved to the living body surface a2 to detect the Doppler maximum velocity v max2 at the angle θ2 between the ultrasound beam and the blood flow.

そして演算回路5Dは、′コントローラー0から角度θ
 、θ2を入力し、■ かつ最高速度をV maxi、  V max2をFF
T5Cから人力し、 Vmax−Vo十V r/ c o sθにそれぞれの
値を代入する。そうすると、Vmaxl= Vo+ V
 r / c o sθIVmax2=Vo+V r/
 c o sθ2となる。
Then, the calculation circuit 5D calculates the angle θ from the controller 0.
, θ2, and the maximum speed is Vmaxi, and Vmax2 is FF.
Starting from T5C, the respective values are substituted into Vmax-Vo+Vr/cosθ. Then, Vmaxl = Vo + V
r/co sθIVmax2=Vo+V r/
It becomes c o sθ2.

上式を解くと、有効成分V 、無効成分VrはVo−(
Vmaxlocos θ、 −Vmax2°eO8θ2
)/(cos θ −eO8θ2) Vr−cose  −coθ2 (V maxi −V
 max2)/(cos θ2−cos θ1) となる。
Solving the above equation, the effective component V and the reactive component Vr are Vo-(
Vmaxlocos θ, −Vmax2°eO8θ2
)/(cos θ −eO8θ2) Vr−cose −coθ2 (V maxi −V
max2)/(cos θ2-cos θ1).

さらにレンジゲ−1・回路5Bにより得られた血管径2
Rを用いて、演算回路5Dは、観測点における血管の断
面積AをA=πr2より算出する。
Furthermore, the blood vessel diameter 2 obtained by range game 1/circuit 5B
Using R, the calculation circuit 5D calculates the cross-sectional area A of the blood vessel at the observation point from A=πr2.

そして演算回路5Dは血流ff1QをQ = A ’ 
V o /2より得ることかできる。
Then, the calculation circuit 5D calculates the blood flow ff1Q as Q = A'
It can be obtained from V o /2.

かくして演算回路5Dからの有効成分V 、無効成分V
r、血流量Q及び包絡線検波回路4AからのBモード像
データは、DSC6Aを介してTVモニタ6Bに同時に
表示される。
Thus, the effective component V and the invalid component V from the arithmetic circuit 5D
r, blood flow rate Q, and B-mode image data from the envelope detection circuit 4A are simultaneously displayed on the TV monitor 6B via the DSC 6A.

−15= すなわち血流速度の有効成分■  無効成分0 。−15= In other words, the effective component of blood flow velocity is 0. The ineffective component is 0.

Vr、血流ff1Qを同時に表示できる。つまり2つの
角度からそれぞれの最大速度を測定すれば、Vo、Vr
を求めることができる。これにより血流置針&lの精度
を向」−することかできる。また有効成分V 、無効成
分Vr表示など流れ状態を表示できるので、装置の信頼
性を向上できる。
Vr and blood flow ff1Q can be displayed simultaneously. In other words, if you measure the maximum speed from two angles, Vo, Vr
can be found. This can improve the accuracy of the blood flow needle placement. Furthermore, since the flow status can be displayed, such as displaying the active component V and the reactive component Vr, the reliability of the device can be improved.

このように本実施例によれば、有効成分■。。As described above, according to this example, the active ingredient (2). .

無効成分Vrを分離することができるので、角度依存性
がなくなり、真の血流量を求めることができる。このこ
とから例えば体表面近くの血管においては、超音波ビー
ム角度θが大きいが、流m fllll定誤差が大きく
なることなく、真の血流量を求めることができる。
Since the invalid component Vr can be separated, angle dependence is eliminated and the true blood flow rate can be determined. From this, for example, in a blood vessel near the body surface, although the ultrasound beam angle θ is large, the true blood flow rate can be determined without increasing the flow m fllll constant error.

次に本発明の第2の実施例を説明する。前述した第1−
の実施例では、流量を求めるための角度依存誤差を乱流
成分とみなして、血流速の真の値を求めた。しかし、血
流方向と超音波ビームとのなt 角度をBモード上でマ
ニュアルにより設定操作しなければならす、操作か大変
である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The first thing mentioned above
In the example, the angle-dependent error for determining the flow rate was regarded as a turbulence component, and the true value of the blood flow velocity was determined. However, the angle between the blood flow direction and the ultrasound beam must be manually set on the B mode, which is a difficult operation.

そこで、第2の実施例はこの課題を解決したものである
。以下、この第2の実施例を説明する。
Therefore, the second embodiment solves this problem. This second embodiment will be explained below.

第4図は第2の実施例の主要部を示すブロック図である
。第2の実施例は、超音波ビーム・1の開口面を3つに
分割した振動子群1a、lb、lcと、振動子群1cを
送信駆動すると共に振動子群ICからの反射エコーを受
信する送受信回路2Eと、振動子群1aからの反射エコ
ーを受信する受信回路3Dと、振動子群1bからの反射
エコーを受信する受信回路3Cとを有する。また受信回
路3Dからの信号を周波数解析するFFT5C−1,受
信回路3Cからの信号を周波数解析するFFT503、
送受信回路2Eからの信号を周波数解析するFFT5C
2と、これらのFFT5C1〜5C3からの出力に基づ
き真の血流速度を求める演算回路5Dを有する。すなわ
ち、第2の本実施例は、送受信回路2E、受信回路3C
,3Dを備え、リアルタイムで反射エコーを並列同時受
信したものである。
FIG. 4 is a block diagram showing the main parts of the second embodiment. In the second embodiment, the aperture plane of the ultrasound beam 1 is divided into three transducer groups 1a, lb, and lc, and the transducer group 1c is driven to transmit, and the reflected echo from the transducer group IC is received. A receiving circuit 3D receives reflected echoes from the transducer group 1a, and a receiving circuit 3C receives reflected echoes from the transducer group 1b. Further, FFT5C-1 performs frequency analysis on the signal from the receiving circuit 3D, FFT503 performs frequency analysis on the signal from the receiving circuit 3C,
FFT5C that analyzes the frequency of the signal from the transmitter/receiver circuit 2E
2, and an arithmetic circuit 5D that calculates the true blood flow velocity based on the outputs from these FFTs 5C1 to 5C3. That is, in the second embodiment, the transmitting/receiving circuit 2E and the receiving circuit 3C
, 3D, and receives reflected echoes in parallel and simultaneously in real time.

次に第2の実施例の動作を説明する。送受信回路2Eに
よって、振動子群ICを駆動することにより、該振動子
群ICから超音波を生体に向けて送波する。そして生体
の圧意の部位S、(血流速度Vとする。)で反射される
超音波は、振動子群1aを介して血流速度Vに対して角
度θ 、速度■旧に対応するfに号て受f0回路2Dに
受信される。
Next, the operation of the second embodiment will be explained. By driving the transducer group IC by the transmitting/receiving circuit 2E, ultrasonic waves are transmitted from the transducer group IC toward the living body. Then, the ultrasonic waves reflected at the pressure site S of the living body (assumed to be the blood flow velocity V) are transmitted through the transducer group 1a at an angle θ with respect to the blood flow velocity V, and a velocity f corresponding to the velocity The signal is received by the receiving f0 circuit 2D.

また反射される超音波は、振動子群ICを介して血流速
度Vに対j7て角度θ 、速度Vd2に対応する信号で
送受信回路2Eに受信される。さらに反射される超音波
は、振動子群1bを介して血流速度Vに対して角度θ 
、速度Vd3に対応する信号で受信回路3Cに受信され
る。さらにそれぞれのエコー信号は、それぞれのFFT
5C1,5C2゜5C3に取り込まれ、これらにより最
大血流速Vmaxi、  V max2.  V ma
x3が求められる。しかるのち、演算回路5DはFFT
5C1,5C2,5C3′lJ)らの最大血流速V m
axi、  V max2.  V max3と角度θ
 〜θ に基づき、次式の演算を行なう。
Further, the reflected ultrasonic waves are received by the transmitting/receiving circuit 2E via the transducer group IC as a signal corresponding to the angle θ relative to the blood flow velocity V and the velocity Vd2. Furthermore, the reflected ultrasound waves pass through the transducer group 1b at an angle θ with respect to the blood flow velocity V.
, the signal corresponding to the speed Vd3 is received by the receiving circuit 3C. Furthermore, each echo signal is subjected to each FFT
5C1, 5C2°5C3, and the maximum blood flow velocity Vmaxi, Vmax2. Vma
x3 is required. After that, the arithmetic circuit 5D performs FFT
Maximum blood flow velocity V m of 5C1, 5C2, 5C3'lJ)
axi, V max2. V max3 and angle θ
Based on ~θ, the following equation is calculated.

Vd1=Vocosθt + V r Vd2=Vocosθ2 +V r V d3−V o c o s θ3+Vr・・・(2
)Δ01=01−02 Δθ2=02−θ3 ここで、V  Vrは未知てあり、Δθ1 。
Vd1=Vocosθt+Vr Vd2=Vocosθ2+VrVd3−Vocosθ3+Vr...(2
)Δ01=01-02 Δθ2=02-θ3 Here, V Vr is unknown and Δθ1.

0 ” Δθ2は既知である。0” Δθ2 is known.

θ2=θ1−Δ〜 03″″θ2−Δθ2 =θ1−Δθ1−Δθ2 ・・(3) となる。ここで、θ 、θ 、θ3の関係は、1ノンジ
ゲートの深さ位置及び振動子の開口面(幾何学的位置)
から求められる。例えば第5図に示すように開口中心O
からの任意の振動子位置X、レンジレ〜ドの深さd、角
度θbは既知であるから、Δθ=tan    ((x
 + dslnθb)/d eosθb) −θb より角度Δθ 、Δθ2が予め自動的に求められ[ る。
θ2=θ1−Δ~03″″θ2−Δθ2 =θ1−Δθ1−Δθ2 (3). Here, the relationship between θ, θ, and θ3 is the depth position of one non-digital gate and the aperture surface (geometric position) of the vibrator.
required from. For example, as shown in Figure 5, the opening center O
Since the arbitrary transducer position X, range lead depth d, and angle θb are known, Δθ=tan ((x
The angles Δθ and Δθ2 are automatically determined in advance from +dslnθb)/deosθb)-θb.

したがって、(2)式に(3)式を代入して、3元1次
連立方程式をリアルタイムで解くと、θ 、V、Vrを
求めることができる。
Therefore, by substituting equation (3) into equation (2) and solving the three-dimensional linear simultaneous equations in real time, θ, V, and Vr can be obtained.

O このように第2の実施例によれば、分割された各振動子
群1a〜1cを電子走査して同一部位からの複数の超音
波ビームを受信し、振動子群]a〜1cの位置1部位S
1の位置とに基づき複数の超音波ビームと部位S1に流
れる血流とのなす角度θ 、θ 、θ を求め、受信回
路3C,3D。
O As described above, according to the second embodiment, each of the divided transducer groups 1a to 1c is electronically scanned to receive a plurality of ultrasound beams from the same region, and the positions of the transducer groups] a to 1c are 1 part S
Receiving circuits 3C and 3D calculate the angles θ, θ, and θ between the plurality of ultrasonic beams and the blood flow flowing in region S1 based on the position of point S1.

送受信回路2Eからの複数の信号から最大血流速V m
axi、 V max2.  V max3を夫々求め
、各角度。
The maximum blood flow velocity V m is determined from multiple signals from the transmitter/receiver circuit 2E.
axi, V max2. Find V max3 and each angle.

最大血流速から血流速の有効成分V 、無効成分Vrを
リアルタイムで求めるので、角度が大きくなっても、血
流速度の測定誤差を低減でき、しかも角度を設定する操
作か不要となるので、検査時間を短縮できる。
Since the effective component V and the invalid component Vr of the blood flow velocity are calculated in real time from the maximum blood velocity, even if the angle becomes large, the measurement error of blood flow velocity can be reduced, and there is no need to set the angle. , inspection time can be shortened.

これにより血流量計測の精度を向」ニすることができる
。また角度検出もリアルタイムで行なえ、超音波探触子
]のぶれや体動などによる角度変化に追従できる。よっ
て、レンジゲート幅から断面積を求めることにより、流
量表示において多大なる効果が得られる。さらには兎動
脈など領域(例えば体表面に平行した浅部の血管をリニ
ア電r走査型超音波探触子などの大口径の超音波探触子
を用いて診断する領域)においては、本実施例は特に有
効である。
This can improve the accuracy of blood flow measurement. Angle detection can also be performed in real time, and changes in angle caused by vibration of the ultrasonic probe or body movement can be tracked. Therefore, by determining the cross-sectional area from the range gate width, a great effect can be obtained in flow rate display. Furthermore, in areas such as the rabbit artery (for example, areas where shallow blood vessels parallel to the body surface are diagnosed using a large-diameter ultrasound probe such as a linear electric r-scanning ultrasound probe), this implementation Examples are particularly useful.

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。」一連した如くリニア電子走査型超音波探触子にも本
発明は適用可能である。また振動子群の分割方法につい
ても本実施例に限定されるものではない。本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論で
ある。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. The present invention is also applicable to linear electronic scanning type ultrasound probes as described above. Furthermore, the method of dividing the vibrator group is not limited to this embodiment. Of course, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.

[発明の効果] 本発明によれば、分割された各振動子群を電子走査して
同一部位からの複数の超音波ビームを受信し、振動子群
の位置1部位の位置とに基づき複数の超音波ビームと部
位に流れる血流とのなす角度を求め、受信手段からの複
数の信号から最大血流速を夫々求め、各角度、最大血流
速度から血流速の台効成分、無効成分を求めるので、角
度が大きくなっても、血流速度の測定誤差を低減でき、
しかも角度を設定する操作が不要となるので、検査時間
を短縮できる超音波診断装置を提供できる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, each divided transducer group is electronically scanned to receive a plurality of ultrasound beams from the same part, and a plurality of ultrasound beams are received based on the position of one part of the transducer group. Determine the angle between the ultrasound beam and the blood flow flowing through the site, determine the maximum blood flow velocity from multiple signals from the receiving means, and calculate the effective component and invalid component of the blood flow velocity from each angle and maximum blood velocity. Therefore, even if the angle becomes large, the measurement error of blood flow velocity can be reduced.
Moreover, since the operation for setting the angle is not required, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can shorten the examination time.

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

第1図は本発明に係る超音波診断装置の第1の実施例を
示す概略ブロック図、第2図はモニタのMラスタ上の任
意の観測点における血流方向とMラスタとのなす角度設
定を説明するための図、第3図は第1図に示す装置の作
用を説明するための図、第4図は本発明の第2の実施例
を示す概略ブロック図、第5図は第2の実施例の作用を
説明するだめの図、第6図は血流速度を求める従来方法
の一例を説明するための図、第7図は血流速度の時間的
変化を示す図、第8図は血流速度とパワーとの関係を示
す図、第9図は血流量の計測を説明するための図、第1
0図は超音波ビームと血流方向とのなす角度と血流速度
との関係を示す図、第11図は層流及び乱流を示す図、
第12図は血流の流れ状態を示す図、第13図は血流速
度の有効成分、無効成分を説明するための図、第14図
は超音波ビームと血流方向とのなす角度と血流速度の無
効成分との関係を示す図である。 1・・・超音波探触子、2人・・パルス発生器、2B・
・・送信遅延回路、2C・・・パルサ、2E・・・送受
信回路、3A・・・プリアンプ、3B・・受信遅延回路
、3C,3D・・・受信回路、4A・・・包絡線検波回
路、5A・・・位相検波回路、5B・・・レンジケート
回路、5C,5C1,5C2,5C3・・・FFT。 5D・・・演算回路、6A・・・DSC,6B・・T 
Vモニタ、10・・コントローラ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 特開平4−2081.42 (8)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a first embodiment of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an angle setting between the blood flow direction and the M raster at an arbitrary observation point on the M raster of the monitor. 3 is a diagram for explaining the operation of the device shown in FIG. 1, FIG. 4 is a schematic block diagram showing the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a conventional method for determining blood flow velocity, FIG. 7 is a diagram showing temporal changes in blood flow velocity, and FIG. is a diagram showing the relationship between blood flow velocity and power, Figure 9 is a diagram to explain blood flow measurement, and Figure 1 is a diagram showing the relationship between blood flow velocity and power.
Figure 0 is a diagram showing the relationship between the angle between the ultrasound beam and the blood flow direction and the blood flow velocity, Figure 11 is a diagram showing laminar flow and turbulent flow,
Figure 12 is a diagram showing the flow state of blood flow, Figure 13 is a diagram to explain the effective component and invalid component of blood flow velocity, and Figure 14 is a diagram showing the angle between the ultrasound beam and the blood flow direction and blood flow. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the flow velocity and the ineffective component. 1...Ultrasonic probe, 2 people...Pulse generator, 2B...
... Transmission delay circuit, 2C ... Pulser, 2E ... Transmission and reception circuit, 3A ... Preamplifier, 3B ... Reception delay circuit, 3C, 3D ... Receiving circuit, 4A ... Envelope detection circuit, 5A...Phase detection circuit, 5B...Range gate circuit, 5C, 5C1, 5C2, 5C3...FFT. 5D...Arithmetic circuit, 6A...DSC, 6B...T
V monitor, 10...controller. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue JP-A-4-2081.42 (8)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被検体に対して超音波を送受波し得られた受波信号から
ドプラ信号を抽出し該ドプラ信号に基づき血流量を計測
する超音波診断装置において、複数の振動子を併設した
超音波探触子を複数の振動子群に分割し分割された各振
動子群を電子走査して同一部位からの複数の超音波ビー
ムを受信する手段と、前記振動子群の位置、前記部位の
位置とに基づき前記複数の超音波ビームと前記部位に流
れる血流とのなす角度を求める手段と、前記受信手段か
らの複数の信号から最大血流速を夫々求め、前記各角度
、最大血流速から血流速の有効成分、無効成分を求める
演算手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置
An ultrasound probe equipped with multiple transducers in an ultrasound diagnostic device that transmits and receives ultrasound waves to and from a subject, extracts a Doppler signal from the received signal, and measures blood flow based on the Doppler signal. means for dividing the transducer into a plurality of transducer groups and electronically scanning each of the divided transducer groups to receive a plurality of ultrasound beams from the same region; means for determining the angle between the plurality of ultrasonic beams and the blood flow flowing in the region based on the method, and determining the maximum blood flow velocity from the plurality of signals from the receiving means, and calculating the maximum blood flow velocity from each of the angles and the maximum blood flow velocity. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by comprising a calculation means for determining an effective component and an inactive component of flow velocity.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006055493A (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Toshiba Corp Ultrasonic diagnostic equipment and medical image analyzer

Cited By (2)

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JP4713862B2 (en) * 2004-08-23 2011-06-29 株式会社東芝 Ultrasonic diagnostic equipment

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