JP5291952B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new ultrasonic diagnostic apparatus utilizing continuous waves. <P>SOLUTION: A PM modulator 18 generates modulated continuous waves (PMCW waves) on the basis of RF waves supplied from an RF wave oscillator 22 and parabolic signals supplied from a parabolic signal generator 20. The parabolic signals are the signals in which the sharp change of an amplitude is made dull. In a reception mixer 28, detection using the modulated continuous waves for transmission as reference signals is performed to received RF signals, and frequency difference signals between transmission and reception signals are extracted by a band-pass filter 30. Then, a position computing part 32 computes the position of biological tissue on the basis of the frequency difference signals, and a speed computing part 34 computes the speed of the biological tissue on the basis of the frequency difference signals. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、連続波を利用する超音波診断装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus using a continuous wave.

超音波診断装置の連続波を利用した技術として、連続波ドプラが知られている。連続波ドプラでは、例えば、数MHzの正弦波として構成される送信波が生体内へ連続的に放射され、生体内からの反射波が連続的に受波される。反射波には、生体内における運動体(例えば血流)によるドプラシフト情報が含まれる。そこで、その情報を取り出して周波数解析し、運動体の速度情報を反映したドプラ波形などが形成される。   A continuous wave Doppler is known as a technique using a continuous wave of an ultrasonic diagnostic apparatus. In continuous wave Doppler, for example, a transmission wave configured as a sine wave of several MHz is continuously radiated into the living body, and a reflected wave from the living body is continuously received. The reflected wave includes Doppler shift information due to a moving body (for example, blood flow) in the living body. Therefore, the information is taken out and subjected to frequency analysis, and a Doppler waveform reflecting the velocity information of the moving body is formed.

連続波を利用した連続波ドプラは、パルス波を利用したパルスドプラに比べて、一般に高速の速度計測の面で優れている。ところが、連続波ドプラでは、連続波を利用していることにより位置計測が困難である。例えば、従来の一般的な連続波ドプラの装置では、位置計測を行うことができなかった。   Continuous wave Doppler using a continuous wave is generally superior in terms of high-speed velocity measurement compared to pulse Doppler using a pulse wave. However, in continuous wave Doppler, position measurement is difficult due to the use of continuous waves. For example, position measurement cannot be performed with a conventional general continuous wave Doppler device.

こうした状況のもと、本願発明者は、生体内組織の速度に加えて、生体内組織の位置を計測することができる連続波ドプラの技術を提案している(特許文献1参照)。   Under such circumstances, the inventor of the present application has proposed a technique of continuous wave Doppler that can measure the position of the in vivo tissue in addition to the speed of the in vivo tissue (see Patent Document 1).

特開2006−14916号公報JP 2006-14916 A

特許文献1に記載の技術は、連続波ドプラを基本とする技術でありながら、組織などの速度に加えて位置も計測することができるという、画期的な技術であった。   The technique described in Patent Document 1 is an epoch-making technique that is capable of measuring a position in addition to a velocity of a tissue or the like while being a technique based on continuous wave Doppler.

そして、本願の発明者は、上記特許文献1に記載された画期的な技術の改良技術についてさらに研究を重ねてきた。   The inventor of the present application has further studied the innovative technique for improving the technique described in Patent Document 1.

本発明は、このような背景において成されたものであり、その目的は、連続波を利用して速度情報と位置情報の少なくとも一方を抽出する超音波診断装置に関する改良技術を提供することにある。   The present invention has been made in such a background, and an object thereof is to provide an improved technique related to an ultrasonic diagnostic apparatus that extracts at least one of velocity information and position information using a continuous wave. .

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、周波数を周期的に変化させる連続波の送信信号を出力する送信信号処理部と、前記送信信号に基づいて超音波を生体に送波して生体からの反射波を受波することにより受信信号を得る送受波部と、前記送信信号に実質的に等しい波形の参照信号を用いて前記受信信号に対して復調処理を施すことにより復調信号を得る受信信号処理部と、前記復調信号に基づいて生体内組織の位置情報と速度情報の少なくとも一方を抽出する組織情報抽出部と、を有し、前記送信信号処理部は、振幅の鋭い変化を鈍らせた変調信号を用いて搬送波信号に対して位相変調処理を施すことにより前記送信信号を生成することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to a preferred aspect of the present invention includes a transmission signal processing unit that outputs a transmission signal of a continuous wave that periodically changes a frequency, and an ultrasonic signal based on the transmission signal. A transmission / reception unit that obtains a reception signal by transmitting a sound wave to a living body and receiving a reflected wave from the living body, and a reference signal having a waveform substantially equal to the transmission signal, and demodulating the reception signal A reception signal processing unit that obtains a demodulated signal by performing processing, and a tissue information extraction unit that extracts at least one of position information and velocity information of the tissue in vivo based on the demodulated signal, and the transmission signal processing The unit is characterized in that the transmission signal is generated by performing phase modulation processing on the carrier wave signal using the modulation signal whose amplitude is sharply changed.

望ましい態様において、前記送信信号処理部は、放物線関数の波形を周期的に繰り返す放物線状信号に基づいた変調信号を用いることを特徴とする。   In a preferred aspect, the transmission signal processing unit uses a modulation signal based on a parabolic signal that periodically repeats the waveform of a parabolic function.

望ましい態様において、前記送信信号処理部は、周期的に繰り返される放物線関数の波形同士の接続部分における過渡的な変化を鈍らせた放物線状信号の変調信号を用いることを特徴とする。   In a preferred aspect, the transmission signal processing unit uses a modulated signal of a parabolic signal in which a transient change in a connection portion between waveforms of parabola functions that are periodically repeated is blunted.

望ましい態様において、前記組織情報抽出部は、前記復調信号から得られる送受信信号間における周波数差に基づいて生体内組織の位置情報を得ることを特徴とする。   In a preferred aspect, the tissue information extraction unit obtains position information of a living tissue based on a frequency difference between transmission / reception signals obtained from the demodulated signal.

望ましい態様において、前記組織情報抽出部は、前記復調信号の周波数スペクトラムに含まれる少なくとも一つの周波数差成分に基づいて、その周波数差成分に対応する組織の位置を算出することを特徴とする。   In a preferred aspect, the tissue information extraction unit calculates the position of the tissue corresponding to the frequency difference component based on at least one frequency difference component included in the frequency spectrum of the demodulated signal.

望ましい態様において、前記組織情報抽出部は、前記周波数スペクトラムの時間変化に基づいて生体内組織の速度情報を得ることを特徴とする。   In a preferred aspect, the tissue information extraction unit obtains velocity information of a tissue in a living body based on a time change of the frequency spectrum.

望ましい態様において、前記組織情報抽出部は、前記周波数スペクトラムに含まれる少なくとも一つの周波数差成分の時間変化に基づいて、その周波数差成分に対応する組織の速度を算出することを特徴とする。   In a preferred aspect, the tissue information extraction unit calculates a tissue velocity corresponding to the frequency difference component based on a temporal change of at least one frequency difference component included in the frequency spectrum.

望ましい態様において、前記送受波部の周波数特性を補償するように前記送信信号の振幅を制御する周波数特性補償部をさらに有することを特徴とする。   In a preferred aspect, the apparatus further includes a frequency characteristic compensation unit that controls the amplitude of the transmission signal so as to compensate the frequency characteristic of the transmission / reception unit.

本発明により、連続波を利用して速度情報と位置情報の少なくとも一方を抽出する超音波診断装置に関する改良技術が提供される。   The present invention provides an improved technique related to an ultrasonic diagnostic apparatus that extracts at least one of velocity information and position information using a continuous wave.

図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示す機能ブロック図である。送信用振動子10は生体内へ送信波を連続的に送波し、また、受信用振動子12は生体内からの反射波を連続的に受波する。このように、送信および受信が、それぞれ異なる振動子で連続的に実行される。なお、図1では、送信用振動子10および受信用振動子12をそれぞれ一つのブロックで示しているが、送信用振動子10および受信用振動子12は、それぞれ、複数の振動素子で形成されてもよい。   FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 1 is a functional block diagram showing the overall configuration thereof. The transmitting vibrator 10 continuously transmits a transmission wave into the living body, and the receiving vibrator 12 continuously receives a reflected wave from the living body. In this way, transmission and reception are continuously executed by different vibrators. In FIG. 1, the transmission vibrator 10 and the reception vibrator 12 are each shown as one block, but the transmission vibrator 10 and the reception vibrator 12 are each formed of a plurality of vibration elements. May be.

送信器14は、送信用振動子10へ送信信号を供給して超音波を送波させる。送信器14には、周波数を周期的に変化させるように変調された連続波(変調連続波)が入力され、この変調連続波に対応する送信波が送信用振動子10から送波される。   The transmitter 14 supplies a transmission signal to the transmission transducer 10 to transmit an ultrasonic wave. A continuous wave (modulated continuous wave) modulated so as to periodically change the frequency is input to the transmitter 14, and a transmission wave corresponding to the modulated continuous wave is transmitted from the transmitting transducer 10.

PM変調器18は、RF波発振器22から供給されるRF波(搬送波信号)、および、放物線状信号発生器20から供給される放物線状信号(後に詳述する図3(A)の波形)に基づいて変調連続波(後に詳述する図6(A)の送信波形)を発生する。そして、振幅制御部16は、送信用振動子10や受信用振動子12の周波数特性を補償するように、PM変調器18で生成される変調連続波の振幅を制御する。   The PM modulator 18 converts the RF wave (carrier wave signal) supplied from the RF wave oscillator 22 and the parabolic signal supplied from the parabolic signal generator 20 (the waveform in FIG. 3A described in detail later). Based on this, a modulated continuous wave (transmission waveform shown in FIG. 6A described in detail later) is generated. Then, the amplitude control unit 16 controls the amplitude of the modulated continuous wave generated by the PM modulator 18 so as to compensate the frequency characteristics of the transmitting transducer 10 and the receiving transducer 12.

図2は、振幅制御部(図1の符号16)における振幅制御を説明するための図である。以下、図1に示した部分には図1の符号を付して説明する。   FIG. 2 is a diagram for explaining amplitude control in the amplitude control unit (reference numeral 16 in FIG. 1). In the following description, the parts shown in FIG.

図2(A)は送信用振動子10および受信用振動子12を含む探触子の振幅−周波数特性を示しており、横軸に示される周波数に応じて探触子の振幅が異なる。このため、振幅制御部16は、図2(B)に示される特性で変調連続波の振幅を周波数に応じて制御することにより、探触子の周波数特性を補償する。つまり、探触子の振幅特性の逆の特性となるように変調連続波の振幅を周波数に応じて制御し、探触子から送波される超音波の振幅が周波数帯域内で均一に保たれるように補償する。   FIG. 2A shows the amplitude-frequency characteristics of a probe including the transmitting transducer 10 and the receiving transducer 12, and the amplitude of the probe varies depending on the frequency indicated on the horizontal axis. Therefore, the amplitude control unit 16 compensates the frequency characteristics of the probe by controlling the amplitude of the modulated continuous wave according to the frequency with the characteristics shown in FIG. In other words, the amplitude of the modulated continuous wave is controlled according to the frequency so as to be the inverse of the amplitude characteristic of the probe, and the amplitude of the ultrasonic wave transmitted from the probe is kept uniform within the frequency band. To compensate.

図1に戻り、前置増幅器24および主増幅器26は、受信用振動子12から供給される受波信号に対して増幅処理を施し、受信RF信号を形成して受信ミキサ28へ出力する。受信ミキサ28は、受信RF信号に対して検波を施す回路である。受信ミキサ28に供給される参照信号は、PM変調器18で生成された変調連続波である。ここで、増幅制御部16で振幅制御された変調連続波を受信ミキサ28に参照信号として供給するようにしてもよい。こうして、受信ミキサ28において、受信RF信号に対して送信用の変調連続波による検波が行われて復調信号が形成され、バンドパスフィルタ(BPF)30によって送受信信号間における周波数差信号が抽出される。周波数差信号については後に図5および図6を利用して詳述する。   Returning to FIG. 1, the preamplifier 24 and the main amplifier 26 perform amplification processing on the received signal supplied from the receiving transducer 12, forms a received RF signal, and outputs the received RF signal to the receiving mixer 28. The reception mixer 28 is a circuit that detects a received RF signal. The reference signal supplied to the reception mixer 28 is a modulated continuous wave generated by the PM modulator 18. Here, the modulated continuous wave whose amplitude is controlled by the amplification controller 16 may be supplied to the reception mixer 28 as a reference signal. In this way, the reception mixer 28 detects the reception RF signal with a modulated continuous wave for transmission to form a demodulated signal, and a band-pass filter (BPF) 30 extracts a frequency difference signal between the transmission and reception signals. . The frequency difference signal will be described in detail later using FIG. 5 and FIG.

なお、受信ミキサ28は、受信RF信号に対して直交検波を施して複素信号を生成してもよい。直交検波の場合、PM変調器18から出力される変調連続波と、その変調連続波の位相をπ/2だけずらした連続波とによる、二つの連続波を参照信号として検波を行い、同相成分と直交成分の二つの成分を出力すればよい。   Note that the reception mixer 28 may perform quadrature detection on the received RF signal to generate a complex signal. In the case of quadrature detection, detection is performed using two continuous waves, which are a modulated continuous wave output from the PM modulator 18 and a continuous wave with the phase of the modulated continuous wave shifted by π / 2, as reference signals, and the in-phase component And two components of orthogonal components may be output.

BPF30によって抽出された周波数差信号は、位置演算部32に、さらに位置演算部32を経由して速度演算部34に供給される。   The frequency difference signal extracted by the BPF 30 is supplied to the position calculation unit 32 and further to the speed calculation unit 34 via the position calculation unit 32.

位置演算部32は周波数差信号に基づいて生体内組織の位置を演算し、また、速度演算部34は各周波数差信号に相当する各周波数スペクトラムの時間変化に基づいて生体内組織の速度を演算する。位置演算部32および速度演算部34は、例えば、FFT演算を行う演算器(CPUやDSPなど)で構成される。位置演算部32および速度演算部34で求められた組織の位置情報や速度情報は、表示部36に出力され、例えば、位置情報に基づく生体内の断層画像、あるいは、速度情報に基づくドプラ画像やカラードプラ画像などが表示部36に表示される。   The position calculation unit 32 calculates the position of the in vivo tissue based on the frequency difference signal, and the speed calculation unit 34 calculates the speed of the in vivo tissue based on the time change of each frequency spectrum corresponding to each frequency difference signal. To do. The position calculation unit 32 and the speed calculation unit 34 are configured by, for example, a calculator (such as a CPU or DSP) that performs an FFT calculation. The tissue position information and speed information obtained by the position calculation unit 32 and the speed calculation unit 34 are output to the display unit 36. For example, an in-vivo tomographic image based on the position information, a Doppler image based on the speed information, A color Doppler image or the like is displayed on the display unit 36.

以上、概説したように、本実施形態では、放物線状信号で変調(PM変調)した連続波による超音波(PMCW波)を送受波し、組織の位置情報や速度情報を取得する。そこで、次にその原理について詳述する。なお、以下において、図1に示した部分には図1の符号を付して説明する。   As described above, in the present embodiment, ultrasonic waves (PMCW waves) by continuous waves modulated (PM modulated) with a parabolic signal are transmitted and received to acquire tissue position information and velocity information. Then, the principle is explained in full detail next. In the following description, the parts shown in FIG.

図3は、本実施形態における送信信号と受信信号(送受信信号)を説明するための図である。図3(A)は、送受信信号の位相変化を示している。つまり、図3(A)には、横軸を時間軸、縦軸を位相軸として、送信信号の位相変化(実線)と受信信号の位相変化(破線)が示されている。   FIG. 3 is a diagram for explaining a transmission signal and a reception signal (transmission / reception signal) in the present embodiment. FIG. 3A shows a phase change of the transmission / reception signal. That is, FIG. 3A shows the phase change of the transmission signal (solid line) and the phase change of the reception signal (broken line) with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the phase axis.

本実施形態における送信信号の位相変化は、放物線関数の波形を周期的に繰り返す放物線状信号となっている。つまり、PM変調器18において、RF波発振器22から供給される一定周波数のRF波(搬送波信号)に対して、放物線状信号発生器20から供給される放物線状信号(図3(A)の実線と同じ波形)を用いて位相変調処理が施され、送信信号(変調連続波)が形成される。その結果として、送信信号の位相変化が放物線状信号となる。   The phase change of the transmission signal in the present embodiment is a parabolic signal that periodically repeats the waveform of the parabolic function. That is, in the PM modulator 18, a parabolic signal supplied from the parabolic signal generator 20 (solid line in FIG. 3A) with respect to an RF wave (carrier signal) having a constant frequency supplied from the RF wave oscillator 22. Phase modulation processing is performed using the same waveform), and a transmission signal (modulated continuous wave) is formed. As a result, the phase change of the transmission signal becomes a parabolic signal.

また、その送信信号に対応した波形の超音波が送波され、一つの対象組織から反射波を受波すると、その反射波に対応した受信信号が得られる。組織内における減衰などを無視すると、送信信号と全く同形で組織内における往復の伝搬時間だけ遅延された受信信号が得られる。こうして得られた受信信号が図3(A)に示されている。そのため、図3(A)に示すように、受信信号の位相変化(破線)は、送信信号の位相変化(実線)と全く同形で遅延された波形となる。   Further, when an ultrasonic wave having a waveform corresponding to the transmission signal is transmitted and a reflected wave is received from one target tissue, a reception signal corresponding to the reflected wave is obtained. If attenuation in the tissue is ignored, a reception signal that is exactly the same shape as the transmission signal and is delayed by a round-trip propagation time in the tissue is obtained. The received signal thus obtained is shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 3A, the phase change (broken line) of the received signal is a waveform delayed in the same shape as the phase change (solid line) of the transmission signal.

図3(B)は、送受信信号の周波数変化を示している。つまり、図3(B)には、横軸を時間軸、縦軸を周波数(瞬時周波数)軸として、送信信号の周波数変化(実線)と受信信号の周波数変化(破線)が示されている。図3(A)に示す放物線状信号を用いて一定周波数のRF波に対して位相変調処理が施されて送信信号が形成されると、図3(B)に示すように、その送信信号の周波数変化(実線)は、時間と共に直線状に増加する変化を繰り返す鋸歯状波となる。そして、受信信号の周波数変化(破線)は、送信信号の周波数変化(実線)と全く同形で組織内における往復の伝搬時間τだけ遅延された波形となる。   FIG. 3B shows a frequency change of the transmission / reception signal. That is, FIG. 3B shows the frequency change of the transmission signal (solid line) and the frequency change of the reception signal (broken line) with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the frequency (instantaneous frequency) axis. When a transmission signal is formed by performing phase modulation processing on an RF wave having a constant frequency using the parabolic signal shown in FIG. 3A, as shown in FIG. The frequency change (solid line) is a sawtooth wave that repeats a change that increases linearly with time. The frequency change (broken line) of the received signal has a waveform that is exactly the same shape as the frequency change (solid line) of the transmission signal and is delayed by the round-trip propagation time τ in the tissue.

図3(C)は、送受信信号の位相差を示している。つまり、図3(C)には、横軸を時間軸、縦軸を位相差軸として、図3(A)における送信信号の位相変化(実線)と受信信号の位相変化(破線)の差が表現されている。   FIG. 3C shows the phase difference between the transmission and reception signals. That is, in FIG. 3C, the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the phase difference axis, and the difference between the phase change of the transmission signal (solid line) and the phase change of the reception signal (broken line) in FIG. It is expressed.

図3(D)は、送受信信号の周波数差を示している。つまり、図3(D)には、横軸を時間軸、縦軸を周波数差(瞬時周波数の差)軸として、図3(B)における送信信号の周波数変化(実線)と受信信号の周波数変化(破線)の差が表現されている。送受信信号の周波数差を示す周波数差信号は、バンドパスフィルタ(BPF)30から出力される。本実施形態では、その周波数差信号に基づいて組織の位置情報や速度情報が取得される。   FIG. 3D shows the frequency difference between the transmission and reception signals. That is, in FIG. 3D, the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the frequency difference (instantaneous frequency difference) axis, and the frequency change of the transmission signal (solid line) and the frequency change of the reception signal in FIG. The difference of (broken line) is expressed. A frequency difference signal indicating a frequency difference between transmission and reception signals is output from a band pass filter (BPF) 30. In the present embodiment, tissue position information and velocity information are acquired based on the frequency difference signal.

なお、放物線状信号発生器20から供給される放物線状信号(図3(A)の実線と同じ波形)は、放物線関数の波形の繰り返しごとに、振幅(電圧)が急激に変化する時間が存在する。つまり、図3(A)の時間(k−1)Tm、kTm、(k+1)Tmにおいて、図3(A)の実線の波形と同様な過渡的な変化を示す。こうした瞬間的な電圧の変化により、送信信号(変調連続波)の位相と周波数も急激に変化し、その結果として、周波数スペクトラムの帯域が増加する。このような信号を忠実に伝送するためには、装置内において広い周波数帯域が必要となる。   Note that the parabolic signal supplied from the parabolic signal generator 20 (the same waveform as the solid line in FIG. 3A) has a time during which the amplitude (voltage) changes abruptly with each repetition of the parabolic function waveform. To do. That is, the transitions similar to the solid line waveform in FIG. 3A are shown at times (k−1) Tm, kTm, and (k + 1) Tm in FIG. Due to such an instantaneous voltage change, the phase and frequency of the transmission signal (modulated continuous wave) also change abruptly. As a result, the frequency spectrum band increases. In order to transmit such a signal faithfully, a wide frequency band is required in the apparatus.

そこで、本実施形態では、周期的に繰り返される放物線関数の波形同士の接続部分における過渡的な変化を鈍らせた放物線状信号の変調信号を用いる。つまり、放物線状信号(図3(A)の実線と同じ波形)の急激な電圧の変化をローパスフィルタなどによって鈍化させた信号を用いる。   Therefore, in the present embodiment, a modulation signal of a parabolic signal in which a transient change in the connection portion between the parabola function waveforms periodically repeated is used. That is, a signal in which a rapid voltage change of a parabolic signal (the same waveform as the solid line in FIG. 3A) is blunted by a low-pass filter or the like is used.

図4は、振幅(電圧)の鋭い変化を鈍らせた信号を示す図であり、図4(A)から(D)の各々に示す波形は、図3(A)から(D)の各波形を鈍らせたものである。   FIG. 4 is a diagram showing a signal in which a sharp change in amplitude (voltage) is blunted. The waveforms shown in FIGS. 4A to 4D are the waveforms shown in FIGS. 3A to 3D. Is blunted.

放物線状信号発生器20から供給される放物線状信号(図3(A)の実線と同じ波形)をローパスフィルタなどによって鈍らせることにより、鈍化された放物線状信号(図4(A)の実線と同じ波形)が得られる。図4(A)には、その鈍化された放物線状信号に基づいて形成された送信信号の位相変化(実線)が示されている。また、その送信信号から得られる受信信号の位相変化(破線)も鈍ったものとなる。   The parabolic signal supplied from the parabolic signal generator 20 (the same waveform as the solid line in FIG. 3A) is blunted by a low-pass filter or the like, and thereby the blunted parabolic signal (the solid line in FIG. 4A) The same waveform). FIG. 4A shows the phase change (solid line) of the transmission signal formed based on the blunted parabolic signal. Further, the phase change (broken line) of the reception signal obtained from the transmission signal is also dull.

さらに、図4(B)から(D)に示すように、送受信信号の周波数変化や送受信信号の位相差や送受信信号の周波数差についても、それぞれ、図3(B)から(D)の波形に比べて鈍っている。その結果、装置内の送受信系に必要とされる帯域を狭くすることが可能になる。なお、放物線状信号の周期に比較して急激に変化する時間の長さが短いため、狭帯域化に伴う位置分解能の劣化などは無視できる程度である。   Further, as shown in FIGS. 4B to 4D, the frequency change of the transmission / reception signal, the phase difference of the transmission / reception signal, and the frequency difference of the transmission / reception signal are also changed to the waveforms of FIGS. 3B to 3D, respectively. It is dull compared. As a result, it is possible to narrow the bandwidth required for the transmission / reception system in the apparatus. In addition, since the length of time that changes abruptly is shorter than the period of the parabolic signal, the degradation of the position resolution accompanying the narrowing of the band is negligible.

図5は、周波数差信号から位置情報を取得する原理を説明するための図である。図5は、一つの対象組織から受信信号を取得した場合の例を示している。そして、図5(A)には、送信周波数40および受信周波数42の時間変化の様子が示されており、図5(B)には、送受信信号の周波数差(周波数差信号44)の時間変化の様子が示されている。送信周波数40は、送信用振動子10から送波される超音波の周波数変化に相当し、受信周波数42は、受信用振動子12で受波される組織からの反射波の周波数変化に相当する。また、周波数差信号44は、BPF30によって抽出される信号である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of acquiring position information from the frequency difference signal. FIG. 5 shows an example in which a received signal is acquired from one target tissue. FIG. 5A shows how the transmission frequency 40 and the reception frequency 42 change with time, and FIG. 5B shows the change over time of the frequency difference (frequency difference signal 44) between the transmission and reception signals. Is shown. The transmission frequency 40 corresponds to the frequency change of the ultrasonic wave transmitted from the transmission transducer 10, and the reception frequency 42 corresponds to the frequency change of the reflected wave from the tissue received by the reception transducer 12. . The frequency difference signal 44 is a signal extracted by the BPF 30.

先に説明したように(図3参照)、放物線状信号を用いて一定周波数のRF波に対して位相変調処理が施されて送信信号が形成されると、その送信信号の周波数変化は、時間と共に直線状に増加する変化を繰り返す鋸歯状波の送信周波数40となる。つまり、送信周波数40は、時間Tmの間に−ΔωからΔωまで周波数が変化し、これが繰り返される鋸歯状の周波数変化を示す。この鋸歯状の送信周波数40に対応した送信波が、生体内を伝播して組織によって反射される。このため、往復伝播距離に応じた遅延を伴って受波される。この様子を示すのが受信周波数42である。つまり、受信周波数42は、送信周波数40から遅延時間τだけずれて取得される。   As described above (see FIG. 3), when a transmission signal is formed by performing phase modulation processing on an RF wave having a constant frequency using a parabolic signal, the frequency change of the transmission signal is changed over time. At the same time, the transmission frequency 40 of the sawtooth wave repeats a linearly increasing change. That is, the transmission frequency 40 shows a sawtooth frequency change in which the frequency changes from −Δω to Δω during the time Tm and this is repeated. A transmission wave corresponding to the sawtooth transmission frequency 40 propagates in the living body and is reflected by the tissue. For this reason, the wave is received with a delay according to the round-trip propagation distance. This is shown by the reception frequency 42. That is, the reception frequency 42 is acquired by being shifted from the transmission frequency 40 by the delay time τ.

時間τは、超音波の往復伝播時間に相当する。そこで、探触子から対象組織までの距離をL、音速をcとすると、時間τは次式のようになる。

Figure 0005291952
Time τ corresponds to the round-trip propagation time of the ultrasonic wave. Therefore, when the distance from the probe to the target tissue is L and the sound speed is c, the time τ is expressed by the following equation.
Figure 0005291952

また、送信周波数40は、時間Tmの間に−ΔωからΔωまで周波数が変化するため、単位時間当たりの周波数変化は、次式のようになる。

Figure 0005291952
Further, since the frequency of the transmission frequency 40 changes from −Δω to Δω during the time Tm, the frequency change per unit time is expressed by the following equation.
Figure 0005291952

このため、図5(B)に示す期間1,3,5における送受信信号間の周波数差Δδと、期間2,4,6における送受信信号間の周波数差Δδは、それぞれ次式のようになる。

Figure 0005291952
Therefore, the frequency difference Δδ between the transmission and reception signals in the periods 1, 3, and 5 and the frequency difference Δδ between the transmission and reception signals in the periods 2, 4, and 6 shown in FIG.
Figure 0005291952

時間τ=2L/cであるため、期間1,3,5における送受信信号間の周波数差Δδを考えると、

Figure 0005291952
となる。 Since time τ = 2L / c, considering the frequency difference Δδ between transmitted and received signals in periods 1, 3, and 5,
Figure 0005291952
It becomes.

したがって、期間1,3,5における送受信信号間の周波数差Δδを知ることで、既知の値であるΔω,Tm,cから、数4を利用して、探触子から対象組織までの距離Lを求めることができる。   Therefore, by knowing the frequency difference Δδ between the transmission and reception signals in the periods 1, 3, and 5, the distance L from the probe to the target tissue can be obtained from the known values Δω, Tm, c using Equation 4. Can be requested.

図6は、周波数差信号から位置情報を取得する原理を説明するための図であり、図6は、複数の対象組織から受信信号を取得した場合の例を示している。   FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of acquiring position information from a frequency difference signal, and FIG. 6 shows an example in which received signals are acquired from a plurality of target tissues.

図6(A)は、送信用振動子10へ供給される送信波形(変調連続波:PMCW波)を示している。図6(B)は、送信周波数40および複数の受信周波数42a〜42dの時間変化の様子を示している。複数の受信周波数42a〜42dは、それぞれ、異なる深さに存在する対象組織からの受信信号に相当する。複数の受信周波数42a〜42dは、それぞれ、対応する組織の深さに応じて送信周波数40に対して遅延を伴って受波される。   FIG. 6A shows a transmission waveform (modulated continuous wave: PMCW wave) supplied to the transmission transducer 10. FIG. 6B shows how the transmission frequency 40 and the plurality of reception frequencies 42a to 42d change with time. The plurality of reception frequencies 42a to 42d respectively correspond to reception signals from target tissues existing at different depths. Each of the plurality of reception frequencies 42a to 42d is received with a delay with respect to the transmission frequency 40 in accordance with the depth of the corresponding tissue.

図6(C)は、複数の受信周波数42a〜42dの各々について、送信周波数40との差である周波数差信号44a〜44dの時間変化の様子を示している。周波数差信号44a〜44dは、BPF30によって一括して抽出される信号である。つまり、BPF30は、周波数差信号44a〜44dが重ね合わされた信号を出力する。   FIG. 6C shows how the frequency difference signals 44a to 44d, which are differences from the transmission frequency 40, change with time for each of the plurality of reception frequencies 42a to 42d. The frequency difference signals 44a to 44d are signals that are collectively extracted by the BPF 30. That is, the BPF 30 outputs a signal in which the frequency difference signals 44a to 44d are superimposed.

位置演算部32は、この重ね合わされた信号から、各深さごとの周波数差信号を抽出する。このため、位置演算部32は、図6(C)に示す信号処理時間帯48にウィンドウを設定し、設定したウィンドウ内でBPF30からの出力信号を、例えばFFTなどを利用して周波数解析し、図6(D)に示す周波数電力スペクトラムを取得する。   The position calculation unit 32 extracts a frequency difference signal for each depth from the superimposed signal. For this reason, the position calculation unit 32 sets a window in the signal processing time zone 48 shown in FIG. 6C, performs frequency analysis on the output signal from the BPF 30 using, for example, FFT in the set window, The frequency power spectrum shown in FIG. 6D is acquired.

図6(D)に示す周波数電力スペクトラムは、周波数差信号44a〜44dが重ね合わされた信号の周波数スペクトラムに相当する。したがって、各周波数差信号44a〜44dの周波数位置で、スペクトラム成分50a〜50dを含む波形となる。   The frequency power spectrum shown in FIG. 6D corresponds to the frequency spectrum of a signal in which the frequency difference signals 44a to 44d are superimposed. Therefore, the waveform includes the spectrum components 50a to 50d at the frequency positions of the frequency difference signals 44a to 44d.

そこで、位置演算部32は、必要とする周波数帯域の信号を抽出した後、FFT等により周波数スペクトラムの各スペクトラム成分50a〜50dに変換し、その周波数成分から、周波数差信号44a〜44dの信号処理時間帯48における周波数差Δδを求める。こうして、各深さごとに、周波数差Δδと、既知の値であるΔω,Tm,cから、数4を利用して、各組織の深さ(位置)に相当する距離Lが求められる。   Therefore, the position calculation unit 32 extracts a signal of a necessary frequency band, and then converts it into each spectrum component 50a to 50d of the frequency spectrum by FFT or the like, and performs signal processing of the frequency difference signals 44a to 44d from the frequency component. A frequency difference Δδ in the time zone 48 is obtained. Thus, for each depth, the distance L corresponding to the depth (position) of each tissue is obtained from the frequency difference Δδ and the known values Δω, Tm, c using Equation 4.

図7は、周波数差信号から速度情報を取得する原理を説明するための図であり、周波数差信号の周波数スペクトラムの時間変化を示している。   FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of acquiring speed information from the frequency difference signal, and shows the time change of the frequency spectrum of the frequency difference signal.

図7は、図6(D)を利用して説明した周波数スペクトラムを、周波数軸と時間軸によって二次元的に表現したものであり、図7における周波数軸が、図6(D)における縦軸に対応する。したがって、図7においても、所定周波数におけるスペクトラムは、その周波数に対応する深さからの反射波に相当する。なお、図7において、周波数スペクトラムは、振幅成分と位相成分とを含む複素振幅で表現されており、図7において棒状に表現された各スペクトラムの棒の長さが振幅に相当し、棒の傾きが位相に相当する。   FIG. 7 is a two-dimensional representation of the frequency spectrum described with reference to FIG. 6D using a frequency axis and a time axis. The frequency axis in FIG. 7 is the vertical axis in FIG. Corresponding to Therefore, also in FIG. 7, the spectrum at the predetermined frequency corresponds to the reflected wave from the depth corresponding to the frequency. In FIG. 7, the frequency spectrum is represented by a complex amplitude including an amplitude component and a phase component. The length of each spectrum bar represented in a bar shape in FIG. 7 corresponds to the amplitude, and the slope of the bar. Corresponds to the phase.

対象組織が固定していれば、その対象組織から得られる周波数スペクトラムは時間に関係なく一定となる。つまり、図7で、固定された組織に相当する周波数のスペクトラムは、時間に関係なくその棒の長さや傾きが一定となる。一方、対象組織が移動していると、その対象組織から得られる周波数スペクトラムは時間と共に変化する。つまり、図7で、移動組織に相当する周波数のスペクトラムは、時間と共に、その棒の長さや傾きが変化する。したがって、周波数スペクトラムの振幅成分と位相成分について、その時間変動を解析すれば、その周波数成分に相当する速度、つまり、その周波数成分に対応する組織の速度を求めることができる。   If the target tissue is fixed, the frequency spectrum obtained from the target tissue is constant regardless of time. That is, in FIG. 7, the frequency spectrum corresponding to the fixed tissue has a constant rod length and inclination regardless of time. On the other hand, when the target tissue is moving, the frequency spectrum obtained from the target tissue changes with time. That is, in FIG. 7, in the spectrum of the frequency corresponding to the moving tissue, the length and inclination of the bar change with time. Therefore, by analyzing the time variation of the amplitude component and the phase component of the frequency spectrum, the velocity corresponding to the frequency component, that is, the tissue velocity corresponding to the frequency component can be obtained.

図8は、周波数差信号から速度情報を取得する原理を説明するための図であり、所定時刻における周波数スペクトラムの各周波数成分(Δδ1〜Δδ4)を複素表現したものである。図8の各周波数成分(Δδ1〜Δδ4)は、図7において周波数軸方向に並ぶ互いに異なる複数の周波数成分に対応する。   FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of acquiring speed information from a frequency difference signal, and is a complex representation of each frequency component (Δδ1 to Δδ4) of a frequency spectrum at a predetermined time. Each frequency component (Δδ1 to Δδ4) in FIG. 8 corresponds to a plurality of different frequency components arranged in the frequency axis direction in FIG.

速度演算部34は、BPF30からの出力信号を位置演算部32によって周波数振幅スペクトラムに変換した信号、つまり図6(C)に示した周波数差信号を、例えばFFTなどを利用して解析する。そして、図8に示すように、Iチャンネル信号成分とQチャンネル信号成分の二つの成分で、各周波数成分(Δδ1〜Δδ4)を複素表現する。図8は、所定時刻における周波数スペクトラムの各周波数成分の複素振幅を示すものであるが、速度演算部34は、各時刻ごとに各周波数成分を複素表現で求め、各周波数成分ごとに時間変動を解析する。   The speed calculator 34 analyzes the signal obtained by converting the output signal from the BPF 30 into the frequency amplitude spectrum by the position calculator 32, that is, the frequency difference signal shown in FIG. 6C using, for example, FFT. Then, as shown in FIG. 8, each frequency component (Δδ1 to Δδ4) is complex-represented by two components of an I channel signal component and a Q channel signal component. FIG. 8 shows the complex amplitude of each frequency component of the frequency spectrum at a predetermined time, but the speed calculation unit 34 obtains each frequency component in a complex expression at each time, and changes the time variation for each frequency component. To analyze.

各周波数成分(Δδ1〜Δδ4)は、それぞれ、各深さにおける組織の受信信号に対応するため、各周波数成分(Δδ1〜Δδ4)の時間変化を解析することで、各深さ(位置)における組織の速度を求めることができる。   Since each frequency component (Δδ1 to Δδ4) corresponds to the received signal of the tissue at each depth, the tissue at each depth (position) is analyzed by analyzing the time change of each frequency component (Δδ1 to Δδ4). Can be determined.

図9には、図1に示す超音波診断装置の変形例が示されており、図9はその全体構成を示す機能ブロック図である。   FIG. 9 shows a modification of the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a functional block diagram showing the overall configuration.

図9において、図1に示した部分と符号が同じ部分は、その構成および動作が図1のものと同じであるため説明を省略する。図1において説明したように、図9においても、BPF30から送受信信号間における周波数差信号が出力される。   9, parts having the same reference numerals as those shown in FIG. 1 have the same configuration and operation as those in FIG. As described in FIG. 1, also in FIG. 9, the frequency difference signal between the transmission and reception signals is output from the BPF 30.

FFT60は、BPF30から出力される周波数差信号(図6(C)に相当する信号)を周波数解析し、各時刻ごとに周波数スペクトラムの複素信号(図7に相当する信号)を生成する。   The FFT 60 performs frequency analysis on the frequency difference signal (a signal corresponding to FIG. 6C) output from the BPF 30, and generates a complex signal of the frequency spectrum (a signal corresponding to FIG. 7) at each time.

そして、乗算器72において、FFT60から入力される現時刻の周波数スペクトラムの複素信号と、遅延線70を介して入力される所定時間前の周波数スペクトラムの複素信号とが乗算され、低域フィルタ74によって、二つの時刻における複素信号の差が抽出される。速度演算回路76は、低域フィルタ74によって抽出された二つの時刻における複素信号の差から、周波数スペクトラムの各周波数成分ごとの時間変動を解析する。   The multiplier 72 multiplies the complex signal of the current time frequency spectrum input from the FFT 60 by the complex signal of the frequency spectrum of a predetermined time before input via the delay line 70, and the low-pass filter 74 The difference between the complex signals at the two times is extracted. The speed calculation circuit 76 analyzes the time fluctuation for each frequency component of the frequency spectrum from the difference between the complex signals at two times extracted by the low-pass filter 74.

各周波数成分は、それぞれ、各深さにおける組織の受信信号に対応するため、各周波数成分の時間変化を解析することで、各深さ(位置)における組織の速度を求めることができ、求めた速度を速度・速度分散表示部78に表示させる。   Since each frequency component corresponds to the received signal of the tissue at each depth, the velocity of the tissue at each depth (position) can be obtained by analyzing the time change of each frequency component. The speed is displayed on the speed / speed dispersion display section 78.

なお、図9に示すように、分散演算回路80を設けて、FFT60から出力される各時刻ごとの周波数スペクトラムの複素信号から、速度分散を演算し、それを速度・速度分散表示部78に表示させてもよい。   As shown in FIG. 9, a dispersion calculation circuit 80 is provided to calculate the speed dispersion from the complex signal of the frequency spectrum for each time output from the FFT 60 and display it on the speed / speed dispersion display section 78. You may let them.

また、位置演算回路62は、各深さごとに周波数差Δδと、既知の値であるΔω,Tm,cから、数4を利用して、各組織の深さ(距離L)が求められる。そして、位置表示部64に求められた位置に基づく情報(例えば、断層画像など)が表示される。   Further, the position calculation circuit 62 obtains the depth (distance L) of each tissue from the frequency difference Δδ and the known values Δω, Tm, c for each depth, using Equation 4. Then, information based on the obtained position (for example, a tomographic image or the like) is displayed on the position display unit 64.

以上の説明では、放物線状信号発生器20から供給される放物線状信号(図3(A)の実線と同じ波形)を用いて位相変調処理を施して、鋸歯状に周波数が変化する送信信号(図3(B)の実線)を形成する例を示した。その放物線状信号に含まれる放物線関数の極性を周期ごとに反転させることにより、対称三角波状に周波数が変化する送信信号を形成することもできる。   In the above description, the phase modulation process is performed using the parabolic signal supplied from the parabolic signal generator 20 (the same waveform as that of the solid line in FIG. 3A), and the transmission signal whose frequency changes in a sawtooth shape ( An example of forming a solid line in FIG. By reversing the polarity of the parabolic function included in the parabolic signal for each period, it is possible to form a transmission signal whose frequency changes in a symmetrical triangular wave shape.

図10は、対称三角波の送信信号と受信信号を説明するための図である。図10(A)は、送受信信号の位相変化を示している。つまり、図10(A)には、横軸を時間軸、縦軸を位相軸として、送信信号の位相変化(実線)と受信信号の位相変化(破線)が示されている。   FIG. 10 is a diagram for explaining a symmetric triangular wave transmission signal and a reception signal. FIG. 10A shows a phase change of the transmission / reception signal. That is, FIG. 10A shows the phase change of the transmission signal (solid line) and the phase change of the reception signal (broken line) with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the phase axis.

図10(A)における送信信号の位相変化は、図3(A)における送信信号の位相変化(放物線状信号)に含まれる放物線関数の極性を周期ごとに反転させたものである。PM変調器18において、図10(A)の実線と同じ波形の放物線状信号を用いて位相変調処理を行うことにより、図10における送受信信号が形成される。   The phase change of the transmission signal in FIG. 10A is obtained by inverting the polarity of the parabolic function included in the phase change (parabolic signal) of the transmission signal in FIG. The PM modulator 18 performs phase modulation processing using a parabolic signal having the same waveform as the solid line in FIG. 10A, whereby the transmission / reception signal in FIG. 10 is formed.

図10(B)は、送受信信号の周波数変化を示している。つまり、図10(B)には、横軸を時間軸、縦軸を周波数(瞬時周波数)軸として、送信信号の周波数変化(実線)と受信信号の周波数変化(破線)が示されている。図10(A)に示す極性を周期ごとに反転させた放物線状信号を用いて一定周波数のRF波に対して位相変調処理が施されて送信信号が形成されると、図10(B)に示すように、その送信信号の周波数変化(実線)は、時間と共に直線状に増加した後に直線状に減少する変化を繰り返す対称三角波となる。なお、受信信号の周波数変化(破線)は、送信信号の周波数変化(実線)と全く同形で組織内における往復の伝搬時間τだけ遅延された波形となる。   FIG. 10B shows a frequency change of the transmission / reception signal. That is, FIG. 10B shows the frequency change of the transmission signal (solid line) and the frequency change of the reception signal (broken line) with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the frequency (instantaneous frequency) axis. When a transmission signal is formed by performing phase modulation processing on an RF wave having a constant frequency using a parabolic signal in which the polarity shown in FIG. 10A is inverted every period, a transmission signal is formed in FIG. As shown, the frequency change (solid line) of the transmission signal is a symmetrical triangular wave that repeats a change that increases linearly with time and then decreases linearly. Note that the frequency change (broken line) of the received signal has the same shape as the frequency change (solid line) of the transmission signal, and has a waveform delayed by a round-trip propagation time τ in the tissue.

図10(C)は、送受信信号の位相差を示している。つまり、図10(C)には、横軸を時間軸、縦軸を位相差軸として、図10(A)における送信信号の位相変化(実線)と受信信号の位相変化(破線)の差が表現されている。   FIG. 10C shows the phase difference between the transmitted and received signals. That is, in FIG. 10C, the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the phase difference axis, and the difference between the phase change of the transmission signal (solid line) and the phase change of the reception signal (broken line) in FIG. It is expressed.

図10(D)は、送受信信号の周波数差を示している。つまり、図10(D)には、横軸を時間軸、縦軸を周波数差(瞬時周波数の差)軸として、図10(B)における送信信号の周波数変化(実線)と受信信号の周波数変化(破線)の差が表現されている。送受信信号の周波数差を示す周波数差信号は、バンドパスフィルタ(BPF)30から出力される。   FIG. 10D shows the frequency difference between the transmission and reception signals. That is, in FIG. 10D, the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the frequency difference (instantaneous frequency difference) axis, and the frequency change of the transmission signal (solid line) and the frequency change of the reception signal in FIG. The difference of (broken line) is expressed. A frequency difference signal indicating a frequency difference between transmission and reception signals is output from a band pass filter (BPF) 30.

対称三角波の場合においても、生体の深さに応じた往復の伝搬時間だけ、送信信号に対して受信信号が遅延される。そのため、対称三角波の場合においても、鋸歯状波の場合と同じ原理により、送受信信号の周波数差から組織の位置を算出することができる。   Even in the case of a symmetrical triangular wave, the reception signal is delayed with respect to the transmission signal by a round-trip propagation time corresponding to the depth of the living body. Therefore, even in the case of a symmetric triangular wave, the tissue position can be calculated from the frequency difference between transmitted and received signals based on the same principle as that for a sawtooth wave.

組織の速度については、目標が移動していると、鋸歯状波の場合と同様に、対称三角波の場合においても、周波数スペクトラムの振幅と位相成分が時間とともに変化する。したがって、周波数スペクトラムの振幅と位相成分について、その時間変動がわかれば、その周波数成分の移動速度が推定できる。   Regarding the tissue velocity, when the target is moving, the amplitude and phase components of the frequency spectrum change with time even in the case of a symmetric triangular wave as in the case of a sawtooth wave. Therefore, if the time variation of the amplitude and phase component of the frequency spectrum is known, the moving speed of the frequency component can be estimated.

図11は、対称三角波の場合に周波数差信号から速度情報を取得する原理を説明するための図であり、周波数差信号の周波数スペクトラムの時間変化を示している。図7の場合と同様に、図11においても、周波数スペクトラムは、振幅成分と位相成分とを含む複素振幅で表現されており、図11において棒状に表現された各スペクトラムの棒の長さが振幅に相当し、棒の傾きが位相に相当する。   FIG. 11 is a diagram for explaining the principle of acquiring velocity information from a frequency difference signal in the case of a symmetric triangular wave, and shows a time change of the frequency spectrum of the frequency difference signal. As in the case of FIG. 7, also in FIG. 11, the frequency spectrum is expressed by a complex amplitude including an amplitude component and a phase component, and the length of each spectrum bar expressed in a bar shape in FIG. And the inclination of the bar corresponds to the phase.

図11に示す対称三角波の場合においても、鋸歯状波の場合(図7)と同様に、対象組織が固定していれば、その対象組織から得られる周波数スペクトラムは時間に関係なく一定となる。つまり、図11で、固定された組織に相当する周波数のスペクトラムは、時間に関係なくその棒の長さや傾きが一定となる。一方、対象組織が移動していると、その対象組織から得られる周波数スペクトラムは時間と共に変化する。つまり、図11で、移動組織に相当する周波数のスペクトラムは、時間と共に、その棒の長さや傾きが変化する。   Also in the case of the symmetrical triangular wave shown in FIG. 11, as in the case of the sawtooth wave (FIG. 7), if the target tissue is fixed, the frequency spectrum obtained from the target tissue is constant regardless of time. That is, in FIG. 11, the frequency spectrum corresponding to the fixed tissue has a constant bar length and inclination regardless of time. On the other hand, when the target tissue is moving, the frequency spectrum obtained from the target tissue changes with time. That is, in FIG. 11, in the spectrum of the frequency corresponding to the moving tissue, the length and inclination of the bar change with time.

ただし、鋸歯状波の場合と異なる点は、移動目標の複素ベクトルが、必ずペアで出現し、その回転方向が逆回りである点である。この理由が、アップチャープとダウンチャープの時点で、ドプラの極性が異なることに起因する。すなわち、変調波の半周期ごとに、ドプラの極性が反転することになる。そこで、隣り合った半周期ごとの周波数スペクトラムの差を演算すれば、ドプラ信号は2倍となり、一方、固定目標からの反射波は消失する。また、隣り合った半周期ごとの周波数スペクトラムの和を演算すれば、ドプラ信号は消失するが、固定目標からの反射波は2倍となる。これらの演算により、ドプラあるいは固定目標を選択して抽出、表示することができる。   However, the difference from the case of the sawtooth wave is that the complex vector of the moving target always appears in pairs, and the rotation direction is reverse. This is because the Doppler polarity is different between up-chirp and down-chirp. That is, the Doppler polarity is inverted every half cycle of the modulated wave. Therefore, if the difference in frequency spectrum between adjacent half cycles is calculated, the Doppler signal is doubled, while the reflected wave from the fixed target disappears. Further, if the sum of the frequency spectrums of the adjacent half cycles is calculated, the Doppler signal disappears, but the reflected wave from the fixed target is doubled. By these calculations, a Doppler or a fixed target can be selected, extracted and displayed.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. 振幅制御部における振幅制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the amplitude control in an amplitude control part. 送信信号と受信信号(送受信信号)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a transmission signal and a received signal (transmission-and-reception signal). 振幅(電圧)の鋭い変化を鈍らせた信号を示す図である。It is a figure which shows the signal which blunted the sharp change of the amplitude (voltage). 周波数差信号から位置情報を取得する原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which acquires positional information from a frequency difference signal. 周波数差信号から位置情報を取得する原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which acquires positional information from a frequency difference signal. 周波数差信号から速度情報を取得する原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which acquires speed information from a frequency difference signal. 周波数差信号から速度情報を取得する原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which acquires speed information from a frequency difference signal. 図1に示す超音波診断装置の変形例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the modification of the ultrasonic diagnosing device shown in FIG. 対称三角波の送信信号と受信信号を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transmission signal and reception signal of a symmetrical triangular wave. 対称三角波の場合の速度情報を取得する原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle which acquires the speed information in the case of a symmetrical triangular wave.

符号の説明Explanation of symbols

10 送信用振動子、12 受信用振動子、16 振幅制御部、18 PM変調器、20 放物線状信号発生器、32 位置演算部、34 速度演算部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmitting vibrator | oscillator, 12 Reception vibrator | oscillator, 16 Amplitude control part, 18 PM modulator, 20 Parabolic signal generator, 32 Position calculating part, 34 Speed calculating part.

Claims (7)

周波数を周期的に変化させる連続波の送信信号を出力する送信信号処理部と、
前記送信信号に基づいて超音波を生体に送波して生体からの反射波を受波することにより受信信号を得る送受波部と、
前記送信信号に実質的に等しい波形の参照信号を用いて前記受信信号に対して復調処理を施すことにより復調信号を得る受信信号処理部と、
前記復調信号に基づいて生体内組織の位置情報と速度情報の少なくとも一方を抽出する組織情報抽出部と、
を有し、
前記送信信号処理部は、振幅の鋭い変化を鈍らせた変調信号を用いて搬送波信号に対して位相変調処理を施すことにより前記送信信号を生成するにあたり、放物線関数の波形を周期的に繰り返す放物線状信号に基づいた変調信号を用いる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
A transmission signal processing unit that outputs a continuous wave transmission signal that periodically changes the frequency;
A transmission / reception unit for obtaining a reception signal by transmitting an ultrasonic wave to a living body based on the transmission signal and receiving a reflected wave from the living body;
A received signal processing unit for obtaining a demodulated signal by performing a demodulation process on the received signal using a reference signal having a waveform substantially equal to the transmitted signal;
A tissue information extracting unit that extracts at least one of position information and velocity information of the tissue in the living body based on the demodulated signal;
Have
The transmission signal processing unit is a parabola that periodically repeats the waveform of a parabola function when generating the transmission signal by performing phase modulation processing on a carrier wave signal using a modulated signal with a sharp change in amplitude. Using a modulated signal based on the signal
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項に記載の超音波診断装置において、
前記送信信号処理部は、周期的に繰り返される放物線関数の波形同士の接続部分における過渡的な変化を鈍らせた放物線状信号の変調信号を用いる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 ,
The transmission signal processing unit uses a modulation signal of a parabolic signal in which a transient change in a connection part between waveforms of a parabola function that is periodically repeated is blunted.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1または2に記載の超音波診断装置において、
前記組織情報抽出部は、前記復調信号から得られる送受信信号間における周波数差に基づいて生体内組織の位置情報を得る、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 or 2 ,
The tissue information extraction unit obtains in-vivo tissue position information based on a frequency difference between transmission and reception signals obtained from the demodulated signal;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項に記載の超音波診断装置において、
前記組織情報抽出部は、前記復調信号の周波数スペクトラムに含まれる少なくとも一つの周波数差成分に基づいて、その周波数差成分に対応する組織の位置を算出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3 .
The tissue information extraction unit calculates the position of the tissue corresponding to the frequency difference component based on at least one frequency difference component included in the frequency spectrum of the demodulated signal.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項に記載の超音波診断装置において、
前記組織情報抽出部は、前記周波数スペクトラムの時間変化に基づいて生体内組織の速度情報を得る、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 4 ,
The tissue information extraction unit obtains velocity information of in vivo tissue based on the time change of the frequency spectrum.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項に記載の超音波診断装置において、
前記組織情報抽出部は、前記周波数スペクトラムに含まれる少なくとも一つの周波数差成分の時間変化に基づいて、その周波数差成分に対応する組織の速度を算出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5 ,
The tissue information extraction unit calculates a tissue velocity corresponding to the frequency difference component based on a time change of at least one frequency difference component included in the frequency spectrum.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
請求項1からのいずれか1項に記載の超音波診断装置において、
前記送受波部の周波数特性を補償するように前記送信信号の振幅を制御する周波数特性補償部をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
A frequency characteristic compensator that controls the amplitude of the transmission signal so as to compensate the frequency characteristic of the transmission / reception unit;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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