JPH0199540A

JPH0199540A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0199540A
Application number: JP25886687A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Sakai; 郁夫坂井; Nobuaki Furuya; 古谷　伸昭; Yasuhiro Nakamura; 恭大中村; Masami Kawabuchi; 川淵　正己
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1987-10-14
Publication date: 1989-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、特に生体内の運動部分の運動速度ベクトル分
布を正確に測定して表示する超音波診断装置に関するも
のである。

従来の技術生体内の運動部分の運動速度を測定し、二次元に表示す
ることのできる従来の超音波診断装置は、例えば、特開
昭５８−１８８４３３号公報に記載の構成が知られてい
る。この方法は超音波のドツプラー効果による受波信号
の位相変化を自己相関関数から求め、運動速度を演算し
、測定部位を微小量ずらしながらこの測定を繰り返す事
により、表示装置に生体内の運動部分の速度分布像を二
次元に表示している。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来の方法では超音波のドツプラー効果
を利用しているため、運動速度の超音波の進行方向の成
分のみの測定で、運動速度の超音波の進行方向に対して
直交する方向の成分を測定できないため、真の運動速度
が測定できないばかりでなく、本来ベクトル量としての
運動速度の方向さえ知ることができない。さらに、例え
ば従来の方法でセクター型の探触子を用いて、セクター
走査させて二次元の運動速度表示をさせた場合、第６図
に示すように左から右に一様に流れる流体の運動速度の
表示は、図の左側では超音波ビームの進行方向でトラン
スジー−サに近ずく方向に、図の右側ではトランスジュ
ーサから遠ざかる方向に、中央部分ではドツプラ効果に
よる周波数シフトを検出することが不可能であるため運
動はまったくしていないよう表示してしまい、実際の運
動とは全くかけ離れた運動速度の表示をしてしまうとい
う問題を有していた。

本発明は従来技術の以上のような問題を解決するもので
、生体内部の運動部分の運動速度の超音波の進行方向に
対して直交する方向の運動速度成分と、運動速度の超音
波の進行方向の運動速度成分を測定し表示することを可
能にする技術を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段本発明は、複数のチャンネルで同時に受波整相する並列
受波回路と、遅延器と、各チャンネル間の時空相関関数
を求める時空相関器と、速度演算器とを備えることによ
り、上記目的を達成するものである。

作　　　　用本発明は上記構成により、各チャンネルで受波された各
受波信号に遅延時間を与え、各チャンネル間の受波信号
の相関、いわゆる時空相関関数を求める。このとき、生
体内部の運動部分の超音波ビームの進行方向と直交する
方向の運動速度に比例して、時空相関関数の最大となる
空間的な位置がシフトするので、この時空相関関数の最
大となる位置より、生体内部の運動部分の超音波ビーム
の進行方向と直交する方向の運動速度を演算することが
できる。

実施例以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。なお、実施例を説明するための全図において、同
一機能を有するものは同一符号をつけその繰り返しの説
明は省略する。

第１図から第５図は、本発明の一実施例を説明するため
の図であり、第１図は、その超音波診断装置の概略構成
を示すブロック図、第２図及び第３図は、並列受波回路
の詳細な構成の一例を示すブロック図、第４図は、隣合
うチャンネルでの受波信号の位相の関係の説明図、第５
図は時空相関関数の分布の説明図である。

第１図に於て、１は超音波ビームを送受するための探触
子であり、第２図に示すように、ｎ個の短冊状の振動子
（以下、エレメントと呼ぶ）を配列状に並べることによ
りトランスジー−サを構成したものである。この探触子
１の各エレメント≠１〜≠ｎは、切換回路２に接続され
ている。

この切換回路２は、送波時間の間は、ｎ個のニレメン）
＄１〜≠ｎのうち順次に個（第２図では１０個）のエレ
メントを選択し、送波時間の間だけに個のエレメントを
送波回路３に接続し、受波時間の間は、ｎ個のエレメン
ト≠１〜すｎのうち、ｍ個（第２図では４個）のエレメ
ントからなるｊ個（第２図では４個）の隣あったチャン
ネルを選択するように受波増幅器４に接続する。

前記送波回路３では、送波パルスを発生するばかりでな
く、送波パルスの位相制御も行い、前記に個のエレメン
トから送波される超音波ビームを制御する。第２図及び
第３図の５〜８は受波整相回路で、ｍ個の遅延器と加算
器で構成され、前記１個のチャンネルを構成する各エレ
メントからの受波信号の位相を制御することにより、受
波時における指向性を制御している。９〜１２は検波器
、１３〜１６はＡ／Ｄ変換器である。１７〜２０は遅延
器で、前記送波回路３で発生される送波超音波ビームの
パルス繰り返し周期Ｔの時間だけ遅延される。

２１は時空相関器で、前記Ａ／Ｄ変換器１３〜１６から
の出力と、Ａ／Ｄ変換器１３〜１６からの出力より７時
間だけ遅延された前記遅延器１７〜２０からの出力信号
から時空相関関数を演算する。

２２は速度演算回路で、前記時空相関器２１で求められ
た時空相関関数より、時間間隔Ｔでの時空相関関数が最
大になる位置ξｐを求め、（３）式より生体内部の運動
部分の超音波ビームの進行方向に対して直交する方向の
運動速度成分を求めることができる。２３は画像メモリ
で、速度演算回路２２で求められた運動速度を一時記憶
する。２４はＤ／Ａ変換器、２５は切換回路、２６は表
示装置、２７は受波整相回路で、Ｂモード画像を表示す
るために受波信号を位相整合する。２８は検波器、２９
はＡ／Ｄ変換器、３０は画像メモリ、３１はＤ／Ａ変換
器、３２は切換回路である。

以上のような構成に於て、以下その動作を詳しく説明す
る。

第２図は、４チヤンネルが並列に且つ同時に受波し、ま
た、各チャンネルは４エレメントから構成された並列受
波回路の一実施例である。受波時に於て、各チャンネル
は、２エレメントずつずれながら構成され、計１０エレ
メントで同時に受波している。即ち受波整相回路５〜８
の出力がそれぞれ各チャンネルの出力に対応している。

ここで、同時に受波するチャンネル数、各チャンネルを
構成するエレメント数、及び隣あったチャンネルのずれ
ピッチは任意に取ることができ、第３図に示すように、
同時に受波するチャンネル数は４、各チャンネルを構成
するエレメント数を８、隣あつたチャンネルのずれピッ
チを１エレメントにしてもよい。第２図に於て、切換回
路２によって選択された各エレメントは対応する受波増
幅器４に接続され、受波増幅器４の出力は受波整相回路
５〜８に入力されるが、受波時の指向性を制御するため
に、受波増幅器４の出力は受波増幅器４の入力となった
エレメントに対応した遅延時間を有する遅延器のタップ
に入力され、各チャンネルで位相制御されて加算される
。隣あったチャンネルは２工レメント間隔のピンチで並
んでおり、空間的に２工レメント間隔の情報を並列にチ
ャンネルの数だけ、しかも同時に取り込むことができる
。

一方、送波時においては、少なくとも同時に受波するチ
ャンネルに接続されたすべてのエレメントが送波回路３
に接続され、各エレメントから、送波回路３で位相制御
された送波パルスに応じて指向性の制御された超音波ビ
ームが送波される。

第１図に於て、受波整相回路５〜８から出力された同一
時刻の各チャンネルの受波信号は、検波器９〜１２に於
て検波され、更にＡ／Ｄ変換器１３〜１６に於てデジタ
ル信号に変換される。デジタル信号に変換された受波信
号の出力の一部は遅延器１７〜２０に入力される。この
遅延器１７〜２０ニ於テ、超音波ビームのパルス繰り返
し周期Ｔだけ遅延され、時空相関器２１に入力される。

一方、デジタル信号に変換された受波信号の出力の他の
一部は、直接時空相関器２１に入力される。

時空相関器２１では、Ａ／Ｄ変換器１３〜１６から直接
入力された各チャンネルの受波信号と、遅延器１７〜２
０をへて時間Ｔだけ遅延された各チャンネルの受波信号
の組合せにより、時間間隔Ｔにおける各チャンネル間の
時空相関関数をチャンネルの間隔（第２図では、２工レ
メント間隔、第３図では、１工レメント間隔）で演算す
る。この演算において、生体内部の運動部分からの超音
波ビームの反射は、隣あるいは近傍のチャンネルでは極
端には変化しないと考えられ、第４図に示すように、ξ
だけ離れたところの受波信号は、生体内運動部分の超音
波ビームの進行方向と直交する方、向の運動速度成分を
Ｖとすると、時間ττ＝ξ／ｖ　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１）だけ位相のシフトした信号となる。

しかし、一般的には、生体内運動部分の超音波ビームの
進行方向の運動速度成分によるドツプラー効果による位
相シフトが更に加算されてしまう。その影響を取り除く
ために包絡線検波して時空相関関数を演算する。その結
果、第５図に示すように、時空相関関数は、 ξｐ　＝　ｖ・τ　　　　　　　　　　　　　（２）で
示されるところでピークを示す。ここで、時空相関関数
の計算において、１時間の間隔で一定回数だけ演算し、
その平均で時空相関関数は求められているが、この平均
回数１１　Ｂ−モード画像を構成するための走査線数Ｎ
１超音波ビームのパルス繰り返し周期Ｔ１及び画像のフ
レームレートＦからに次の関係式％式％（３）によって決定される。

時空相関器２１で、時間間隔Ｔに於てチャンネル間隔で
演算された時空相関関数は、速度演算回路２２（二人力
される。超音波ビームのパルス繰り返し周期をＴとした
とき、この時空相関関数のピーク位置より、超音波ビー
ムの進行方向と直交する方向の生体内運動部分の運動速
度成分Ｖは、■＝ξｐ／τ　　　　　　　　　　　　　
（４）より求められ、時間間隔Ｔに於ける時空相関関数
が最大となる位置ξｐと時間間隔Ｔから、（４）式より
、生体内運動部分の超音波ビームの進行方向と直交する
方向の運動速度成分を計算する。

以上の説明から明らかなように本実施例によれば、隣合
う複数のチャンネルで並列に、しかも同時に受波し、時
空相関器２１で、同時に受波したチャンネル間の受波信
号の時空相関関数を演算し、時空相関関数の最大値から
、生体内運動部分の超音波ビームの進行方向と直交する
方向の運動速度成分を求めることができる。

なお、以上の説明では、受波整相回路５〜８で位相整合
した後に、検波器９〜１２で検波を行ったが、この検波
器９〜１２は必ずしも必要ではなくて、Ａ／Ｄ変換した
後、デジタル信号処理により検波してもよい。

また、検波器９〜１２、及びＡ／Ｄ変換器１３〜１６も
必ずしも必要ではなく、受波整相回路５〜８の内部にＡ
／Ｄ変換器を持ち、デジタル信号に変換してデジタル信
号処理により位相整合と、検波をしてもよい。

発明の効果以上のよう（二本発明は、複数のチャンネルで同時に受
波整相する並′列受波整相回路と、各チャンネル間の時
空相関関数を演算する時空相関器と、時空相関関数から
生体内の運動部分の速度を演算する速度演算器を具備す
ることにより、生体内運動部分の超音波パルスビームの
進行する方向の運動速度成分を求めることができ、従来
の装置に於て、測定、表示できなかった正確な生体内の
運動部分の状態をベクトル情報として測定、表示するこ
とが可能となり、非常に分かりやすい表示で、正確な診
断を行うことができる超音波診断装置を提供することが
でき、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における超音波診断装置
の概略を示すブロック図、第２図は本発明の第１の実施
例における並列受波回路の一実施例の詳細を示すブロッ
ク図、第３図は本発明の第１の実施例における並列受波
回路の別の実施例の詳細を示すブロック図、第４図は隣
合うチャンネルでの受波信号の位相の関係を説明するた
めの図、第５図は時空相関関数の分布を説明するための
図、第６図は従来の超音波診断装置の問題点を説明する
ための図である。１・・・探触子、２・・・切替回路、３・・・送波回路
、４・・・受波増幅器、５〜８・・・受波整相回路、９
〜１２・・・検波器、１３〜１６・・・Ａ／Ｄ、１７〜
２０・・・遅延器、２１・・・時空相関器、２２・・・
速度演算回路、２３・・・画像メモリ、２４・・・Ｄ／
Ａ変換器、２５・・・切換回路、２６・・・表示装置、
２７・・・受波整相回路、２８・・・検波器、２９・・
・　Ａ／Ｄ変換器、３０・・・画像メモリ、３１・・・
Ｄ／Ａ変換器、３２・・・切替回路。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名第２
ｍ）探触）第３図ｆ揮パ醜）第４図第５図０６図

Claims

【特許請求の範囲】

超音波パルスビームを一定の繰り返し周期で生体内に送
波し、その反射波を受波し、この受波信号を増幅し、こ
の増幅された受波信号を複数のチャンネルで同時に受波
整相する並列受波回路と、前記受波信号の遅れ時間を設
けて、各チャンネル間の時空相関関数を演算する時空相
関器と、前記時空相関関数から生体内の運動部分の速度
を演算する速度演算器を具備し、生体内運動部分の超音
波パルスビームの進行方向と直交する方向の運動速度分
布を測定及び表示することを特徴とする超音波診断装置
。