JP2594959B2 - Ultrasonic Doppler meter - Google Patents

Ultrasonic Doppler meter

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JP2594959B2
JP2594959B2 JP62187528A JP18752887A JP2594959B2 JP 2594959 B2 JP2594959 B2 JP 2594959B2 JP 62187528 A JP62187528 A JP 62187528A JP 18752887 A JP18752887 A JP 18752887A JP 2594959 B2 JP2594959 B2 JP 2594959B2
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久司 西山
景義 片倉
静夫 石川
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波により物体の速度を検出する装置に関
し、とくに生体内の血流速度をリアルタイムで計測する
装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting the speed of an object using ultrasonic waves, and more particularly to a device for measuring a blood flow velocity in a living body in real time.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

音波のドプラ効果により物体の流速を知る装置は種々
のものが知られている。とくに、位相差検出によるパル
スドプラ法は、例えば、プロシーデイグ・オブ・セカン
ド・ヨーロピアン・コングレス・オン・ウルトラソニツ
クス・イン・メデイシン・1975(Proc.of the Second E
uropean Congress on Ultrasonics in Medicine,197
5.)第144頁に掲載された論文に記載されている。この
方法を用いる装置では、送波パルスをバースト状のもの
とし、送波パルス間隔毎の受信信号の位相差を計測する
ことにより全計測深度の各部位の速度を実時間で計測す
ることが可能である。
Various devices are known that determine the flow velocity of an object by the Doppler effect of sound waves. In particular, the pulse Doppler method based on phase difference detection is described, for example, in Proc. Of the Second European Congress on Ultrasonics in Medicein 1975 (Proc. Of the Second E).
uropean Congress on Ultrasonics in Medicine, 197
5.) It is described in a paper published on page 144. In the device that uses this method, it is possible to measure the speed of each part at all measurement depths in real time by measuring the phase difference of the received signal at each transmission pulse interval by making the transmission pulse burst-like It is.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のパルスドプラ法では、送波の繰り返し周波数を
Tとすれば、測定可能な最高ドプラ偏位周波数Fdは1/2T
となり、一方、音波伝播速度をSとすれば計測可能深度
DはTS/2となる。したがつてFdとDの積はS/4と一定と
なり、計測可能速度もしくは計測可能深度に限度があ
る。
In the above-mentioned pulse Doppler method, if the repetition frequency of transmission is T, the maximum measurable Doppler shift frequency Fd is 1 / 2T
On the other hand, if the sound wave propagation velocity is S, the measurable depth D is TS / 2. Therefore, the product of Fd and D becomes constant at S / 4, and there is a limit to the measurable speed or measurable depth.

そこで、本発明の目的は、上記の限界を除去し、深部
に於いても高速の物体速度を測定可能とする超音波ドプ
ラ計を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an ultrasonic Doppler meter capable of eliminating the above-mentioned limitations and measuring a high-speed object velocity even in a deep part.

本発明の目的は加速度計測により定量的心機能評価を
行ない、診断に役立てようとすることである。(参考文
献、千田:ドプラ心エコー法による心機能評価、超音波
ドプラ法の臨床、メデカル−コア、kk日本医学中央会、
p.155,1986) 〔問題点を解決するための手段〕 本発明ではあらかじめ超音波送波のパルス間隔内の受
信信号の位相差(速度に対応)を求め、さらに、連続す
る二個の位相差の差、すなわち、物体の加速度を計測
し、この加速度を用いて上記の速度を補正するものであ
る。これにより高速でエアシリングした速度を正確に計
測することが可能となる。
An object of the present invention is to perform quantitative cardiac function evaluation by measuring acceleration to use for diagnosis. (References, Senda: Cardiac function evaluation by Doppler echocardiography, clinical practice of ultrasound Doppler method, Medical-core, kk Japan Medical Association,
p.155, 1986) [Means for Solving the Problems] In the present invention, the phase difference (corresponding to the speed) of the received signal within the pulse interval of the ultrasonic transmission is determined in advance, and the two successive positions are determined. The difference between the phase differences, that is, the acceleration of the object is measured, and the speed is corrected using the acceleration. This makes it possible to accurately measure the speed at which air-shilling is performed at high speed.

〔発明の実施例〕(Example of the invention)

以下本発明の構成を実施例により詳細に説明する。第
1図において、10−1,10−2および11−1,11−2は、そ
れぞれ、受信信号の実部,虚部を求めるための復調器お
よびローパスフイルターである。12は位相角検出器であ
り、位相角θは ただし、Re:受信信号の実部、Im:同 虚部を求めるも
のである。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to examples. In FIG. 1, reference numerals 10-1, 10-2 and 11-1, 11-2 denote a demodulator and a low-pass filter for obtaining a real part and an imaginary part of a received signal, respectively. 12 is a phase angle detector, and the phase angle θ is However, Re: the real part of the received signal, I m: and requests the same imaginary part.

Dは入力端子、Bは第二の減算器14−2の出力、すな
わち加速度出力端子、Cは補正された第二の速度出力端
子、Aは第一の減算器14−1の出力(第一の速度)、
B′は積分器15の出力、Eはスレシュホルド(閾値)値
(TH)の入力端子である。13−1、および13−2は遅延
回路、14−1および14−2は減算回路、17は切換回路で
あり、上記信号Aが入力し、出力は積分器15に入力す
る。積分器15の他方の入力は上記信号Bである。16はエ
アシリング判定器である。ここでエリアシリング判定器
は (a)|(A)−(B′)|<THのとき (C)=(A)とし、 …(2) (b)|(A)−(B′)|>THのとき (C)=(B′)とする …(3) ものである。
D is an input terminal, B is an output of the second subtractor 14-2, that is, an acceleration output terminal, C is a corrected second speed output terminal, and A is an output of the first subtractor 14-1 (first output). Speed),
B 'is the output of the integrator 15 and E is the input terminal for the threshold value (TH). 13-1 and 13-2 are delay circuits, 14-1 and 14-2 are subtraction circuits, and 17 is a switching circuit. The signal A is input and the output is input to the integrator 15. The other input of the integrator 15 is the signal B. Reference numeral 16 is an air shilling judging device. Here, the area shilling judging unit sets (C) = (A) when (a) | (A)-(B ') | <TH, and (2) (b) | (A)-(B') | If> TH, then (C) = (B ') (3)

Fはエアシリング判定器16制御信号出力であり、式
(2)のとき0、式(3)、のとき1を出力する。切り
換え器17は制御信号Fが0のときON、1のときOFF.の状
態となる。
F is the control signal output of the air-shilling judging unit 16, which outputs 0 in the case of the equation (2) and outputs 1 in the case of the equation (3). The switch 17 is ON when the control signal F is 0, and OFF when the control signal F is 1.

かかる構成によれば、端子Dより入力した受信信号は
復調器10およびローパスフイルター11により実数部と虚
数部に分解され、位相角検出器12に入力する。位相角検
出器12において位相角θが求められる。ついで第一の遅
延回路13−1および第1の減算器14−1により受信信号
の位相角の差Δθ(第一の速度に対応)がA点で求めら
れる。すなわち、 (A)=Δθ=θ−θn+1 =[2ω0/C]・T・v …(4) ただし、T:パルス繰り返し周期 v:血球速度 ω0:超音波周波数 c:音速 となる。ここで、ドプラ周波数ωは、 ω=[2ω0/C]・v=Δθ/T …(5) となる。まつたく同様にして、第二の遅延回路13−2お
よび第二の減算回路14−2により位相角の差の差ΔΔθ
がB点でもとまる。すなわち、 ΔΔθ=(Δθ)−(Δθ)n+1 …(6) である。この位相角の差の差ΔΔθは積分器15により位
相角の差Δθ(第二の速度に対応)に変換される。すな
わち、 ここで、パルス時間間隔T内で加速度ΔΔθが一定と
すれば =ΔΔθ・T+K ただし、K:積分定数 である。
According to this configuration, the received signal input from the terminal D is decomposed into a real part and an imaginary part by the demodulator 10 and the low-pass filter 11 and input to the phase angle detector 12. The phase angle θ is obtained by the phase angle detector 12. Next, the difference Δθ (corresponding to the first speed) of the phase angle of the received signal is obtained at the point A by the first delay circuit 13-1 and the first subtractor 14-1. That is, (A) = Δθ = θ n −θ n + 1 = [2ω 0 / C] · T · v (4) where T: pulse repetition period v: blood cell velocity ω 0 : ultrasonic frequency c: sound velocity Becomes Here, the Doppler frequency ω i is as follows: ω i = [2ω 0 / C] · v = Δθ / T (5) Similarly, the second delay circuit 13-2 and the second subtraction circuit 14-2 similarly use the phase difference ΔΔθ.
Stops at point B. That is, ΔΔθ = (Δθ) n- (Δθ) n + 1 (6). The phase angle difference ΔΔθ is converted by the integrator 15 into a phase angle difference Δθ (corresponding to the second speed). That is, Here, if the acceleration ΔΔθ is constant within the pulse time interval T, then: ΔΔθ · T + K where K: integration constant.

ついでエアシリング判定器16により上述の判定(式
(2),(3))がなされ、正確な速度(第二の速度)
がもとまる。ここで、積分栄数Kは式(2)が成立する
範囲では、切り換え器17の出力A(第一の速度)を用い
る。(K=(A)=((Δθ))。しかし、式(3)
が成立する範囲では判定器16の制御信号がFが1とな
り、切り換え器17はOFFし、積分器15でもとめられた第
二の速度に対応する位相差をもちいる。(K=(B′)
=(Δθ)′)。
Next, the above-mentioned judgment (Equations (2) and (3)) is made by the air-shilling judging unit 16 to obtain an accurate speed (second speed).
Can be found. Here, the output A (first speed) of the switch 17 is used as the integral eigennumber K in a range where the equation (2) is satisfied. (K = (A) = ((Δθ) n ) However, Equation (3)
Is satisfied, the control signal of the determiner 16 becomes F, the switch 17 is turned off, and the phase difference corresponding to the second speed obtained by the integrator 15 is used. (K = (B ')
= (Δθ) ' n ).

この判定方法について第二図を用いて、さらに詳細に
説明する。
This determination method will be described in more detail with reference to FIG.

同図(a)は血流速度計測の模式図であり、1は超音
波探触子、2はビーム方向、Pは注目する計測点、LAは
左房、LVは左室、RVは右室A0は動脈、IVSは中隔、矢印
は血流方向である。同図(b)は点Pにおける速度の時
間変化を表わし、高速であるため、位相左Δθがπを超
え、エアシリングしていることを示している。同図
(c)は、点Pにおける加速度の時間変化を表わし、加
速度はエアシリングしていない状態である。速度がエア
シリングしていない範囲では、(A)=(B′)
((A)は第一の速度、(B′)は加速度の積分から求
められた速度、すなわち第二の速度)であり、それ以外
では、|(A)−(B′)|>THとなるため、補正され
た速度Cは(C)=(B′)(点線で示す)となる。
FIG. 2A is a schematic diagram of blood flow velocity measurement, wherein 1 is an ultrasonic probe, 2 is a beam direction, P is a measurement point of interest, LA is the left atrium, LV is the left ventricle, and RV is the right ventricle. a 0 is the artery, IVS is septum, arrows are blood flow direction. FIG. 6B shows a time change of the speed at the point P, and indicates that the phase left Δθ exceeds π and the air is being silenced because the speed is high. FIG. 3C shows a time change of the acceleration at the point P, and the acceleration is in a state where no air-silling is performed. (A) = (B ') in the range where the speed is not air-shilling
((A) is the first speed, (B ') is the speed obtained from the integration of the acceleration, that is, the second speed), and otherwise, | (A)-(B') |> TH Therefore, the corrected speed C is (C) = (B ') (shown by a dotted line).

一方、エアシリングしておらず、異常血流が存在する
場合は同図(d)に示す。この場合は中隔欠損により逆
流が発生している場合である。このときの速度および加
速度の時間変化をそれぞれ同図(e)および(f)に示
す。この場合は、つねに、|(A)−(B′)|<THと
なり、補正する必要はない((C)=(A))。
On the other hand, FIG. 4D shows the case where air-silling is not performed and abnormal blood flow exists. In this case, the backflow is caused by the septal defect. The time changes of the speed and the acceleration at this time are shown in FIGS. In this case, | (A) − (B ′) | <TH is always satisfied, and there is no need to correct ((C) = (A)).

以上の説明では超音波診断装置の全体構成例えばセク
タスキヤナの送受偏向回路,前置増幅器,探触子,表示
器などを省略した。また、第1図に於いて、A/D変換
器,信号対雑音比の改善のための累加処理などの説明は
省略されている。
In the above description, the overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus, for example, the transmission / reception deflection circuit of the sector scanner, the preamplifier, the probe, and the display are omitted. In FIG. 1, the description of the A / D converter, the addition processing for improving the signal-to-noise ratio, and the like are omitted.

本発明は平板探触子およびそれを用いたメカニカル
スキヤナや、セクタおよびリニア電子走査型装置などに
有効である。
The present invention relates to a flat plate probe and a mechanical using the same.
It is effective for scanners, sectors and linear electronic scanning devices.

また、以上の説明では、超音波について説明したが、
光,電磁波,レーザなどの一般の波動に対しても本発明
は有効である。また、積分定数のもとめる方法は種々の
方法が考えられる。
In the above description, the ultrasonic wave has been described.
The present invention is also effective for general waves such as light, electromagnetic waves, and lasers. Also, various methods can be considered for obtaining the integration constant.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

このように、本発明によれば、送波パルス間隔できま
る限界以上の高速血流速度を正確に計測することが可能
となり、臨床上、益する所大である。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately measure a high-speed blood flow velocity exceeding a limit determined by a transmission pulse interval, which is clinically beneficial.

また、他の効果として、加速度パラメータは左室収縮
性など心機能評価に有効である。
As another effect, the acceleration parameter is effective for evaluation of cardiac function such as left ventricular contractility.

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

第1図は本発明の実施例、第2図はその説明図である。 12……位相検出器、13……遅延回路、14……減算器、15
……積分器、16……判定器、17……切り換え器。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram thereof. 12 ... Phase detector, 13 ... Delay circuit, 14 ... Subtractor, 15
…… integrator, 16 …… determiner, 17 …… switcher.

フロントページの続き (72)発明者 石川 静夫 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−25527(JP,A) 特開 昭61−98243(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Shizuo Ishikawa 1-280 Higashi Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-61-25527 (JP, A) JP-A-61-98243 ( JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】検査対象に超音波を送信し、前記検査対象
からの超音波の受信信号に基づいて前記検査対象の中の
物体の速度を計測する超音波ドプラ計において、 前記受信信号のドプラ効果による位相偏移を求め第1の
速度を計測する手段と、連続した前記第1の速度に対応
する連続した前記位相偏移の差の積分から第2の速度を
計測する手段と、前記第1の速度と前記第2の速度との
差の絶対値が予め定めたれた閾値を越える時、前記第2
の速度を前記第1の速度とする前記第1の速度を補正す
る手段とを有することを特徴とする超音波ドプラ計。
An ultrasonic Doppler meter for transmitting an ultrasonic wave to an inspection object and measuring a speed of an object in the inspection object based on a reception signal of the ultrasonic wave from the inspection object, wherein the Doppler of the reception signal is Means for determining a phase shift due to an effect and measuring a first speed; means for measuring a second speed from an integral of a difference between the successive phase shifts corresponding to the successive first speeds; When the absolute value of the difference between the first speed and the second speed exceeds a predetermined threshold,
Means for correcting the first speed to the first speed as the first speed.
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