JPH0199542A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasonic diagnostic equipment

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JPH0199542A
JPH0199542A JP25886887A JP25886887A JPH0199542A JP H0199542 A JPH0199542 A JP H0199542A JP 25886887 A JP25886887 A JP 25886887A JP 25886887 A JP25886887 A JP 25886887A JP H0199542 A JPH0199542 A JP H0199542A
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complex
signal
frequency
complex signal
received signal
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郁夫 坂井
Yasuhiro Nakamura
恭大 中村
Masami Kawabuchi
川淵 正己
Nobuaki Furuya
古谷 伸昭
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make an accurate diagnosis using an easily understandable display, by measuring and displaying a distribution of velocity vector of movement of an organism from output of a first autocorrelator and a second one in both the forward direction and its perpendicular direction of an ultrasonic pulse beam. CONSTITUTION:A parallel wave-receiving circuit for simultaneous wave receiving and phasing through a plurality of channels, an adder 9 for adding received wave signals through respective channels alternately inverting their signs, and an autocorrelation unit 21 for obtaining an autocorrelation function are provided. By the use of them received wave signals through each channel of the parallel wave-receiving circuit are added while their signs are alternately inverted, and an autocorrelation function of added received wave signals is obtained by operation by means of the autocorrelation unit. From change of this autocorrelation function, movement velocity of a moving part in an organism in a direction perpendicular to the forward direction of an ultrasonic beam is obtain by operation. At the same time, a complex signal converter, an autocorrelation unit or a frequency analyzer, and a second velocity arithmetic unit are provided. A movement velocity component of the moving part in the organism in the forward direction of an ultrasonic beam is obtained by operation. Consequently movement in the organism is measured in terms of a vector amount.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that accurately measures and displays the motion velocity vector distribution of a moving part within a living body.

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。
Conventional Technology Conventional ultrasonic diagnostic equipment is capable of measuring the speed of movement of moving parts within a living body and displaying it two-dimensionally.

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1表示装置に生体内の運動部分の速
度分布縁を二次元的に表示している。
For example, a configuration described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 58-188433 is known. This method calculates the phase change of the received signal due to the Doppler effect of ultrasound from the autocorrelation function, calculates the speed of movement, and repeats this measurement while shifting the measurement site by a minute amount. The edge of the velocity distribution is displayed two-dimensionally.

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
を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
スジューサに近ずく方向に1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(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。
Problems to be Solved by the Invention However, since the conventional method utilizes the Doppler effect of ultrasound, it measures only the component of the motion velocity in the direction of travel of the ultrasound. Since the component in the direction orthogonal to the vector cannot be measured, not only the true speed of movement cannot be measured, but even the direction of the speed of movement as a vector quantity cannot be known. Furthermore, when a sector-type probe is used in the conventional method to display two-dimensional motion velocity by scanning the sector, the motion of the fluid flowing uniformly from left to right as shown in Figure 6. The velocity is shown on the left side of the figure in the direction of the ultrasound beam approaching the transducer, on the right side of the figure it is shown in the direction away from the transducer, and in the central part it is impossible to detect the frequency shift due to the Doppler effect. Therefore, there was a problem in that the movement was displayed as if it were not being performed, and the speed of movement was displayed which was completely different from the actual movement.

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同時に測定し5本来ベク
トル量である生体内の運動部分の運動速度をベクトル量
として二次元ベクトル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。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art. The object of the present invention is to provide a technique that enables simultaneous measurement of motion velocity components in different directions and display of the motion velocity of a moving part within a living body, which is originally a vector quantity, as a two-dimensional vector.

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、交互に各チャンネルの受波信号の符号を反
転して加算する加算器と、自己相関関数を求める自己相
関器と、複素信号変換器と、自己相関器もしくは周波数
分析器と、第2の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。
Means for Solving the Problems The present invention provides a parallel receiving circuit that simultaneously receives and phases signals on multiple channels, an adder that alternately inverts and adds the signs of received signals of each channel, and an autocorrelation system. The above object is achieved by including an autocorrelator for determining a function, a complex signal converter, an autocorrelator or frequency analyzer, and a second velocity calculator.

作    用 本発明は上記構成により、並列受波回路の各チャンネル
の受波信号の符号を交互に反転させながら加算し、加算
された受波信号の自己相関関数を自己相関器で演算する
。このことは、生体内の運動部分の超音波ビームの進行
方向に対し直交する方向(チャンネル方向)の運動速度
によって生じる各チャンネル間の受波信号の変化分を自
己相関関数の変化分に変換して求めることを意味し、こ
の自己相関関数の変化から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
と同時に、受波信号のドツプラ効果による位相の変化を
受波信号の自己相関関数の位相から求めるか、または直
接周波数分析することにより求め、これより生体内部の
運動部分の超音波ビームの進行方向の運動速度成分を演
算することにより、生体内部の運動をベクトル量として
測定することができる。
Operation According to the above configuration, the present invention adds the received signals of each channel of the parallel receiving circuit while inverting the signs alternately, and calculates the autocorrelation function of the added received signals using an autocorrelator. This means that the change in the received signal between each channel caused by the movement speed of the moving part in the living body in the direction (channel direction) perpendicular to the direction of travel of the ultrasound beam is converted into the change in the autocorrelation function. From changes in this autocorrelation function, we can calculate the speed of movement of the moving part inside the living body in a direction perpendicular to the direction of travel of the ultrasound beam, and at the same time, we can calculate the change in phase due to the Doppler effect of the received signal. The movement inside the living body can be determined by calculating the motion velocity component in the direction of movement of the ultrasound beam of the moving part inside the living body by calculating it from the phase of the autocorrelation function of the wave signal or by direct frequency analysis. It can be measured as a vector quantity.

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ゆその繰り返しの説
明は省略する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the figures for explaining the embodiments, parts having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted.

第1図から第3図は5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である。
1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus, and FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining an embodiment of the present invention. , is a block diagram showing an example of a detailed configuration of a parallel wave receiving circuit.

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
りトランスジュ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〜I#nは、切換回路2に接続さ
れている。
In Fig. 1, 1 is a probe for transmitting and receiving ultrasonic beams, and as shown in Fig. 2, n strip-shaped transducers (hereinafter referred to as elements) are arranged in an array. A transducer is constructed by arranging them. Each element #1 to I#n of this probe 1 is connected to a switching circuit 2.

この切換回路2は、送波時間の間は、n個のエレメント
#1〜#f 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〜#nのウチ、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。
This switching circuit 2 sequentially selects elements (10 in Fig. 2) from n elements #1 to #f n during the wave transmission time, and selects the elements only during the wave transmission time. element is connected to the wave transmitting circuit 3, and during the wave reception time, n elements #1 to #n are connected to j elements (Fig. 2) consisting of m elements (4 elements in Fig. 2). In this case, connect to the receiving amplifier 4 so as to select the adjacent channel of 4).

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。5〜8は受
波整相回路で、前記」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は受波整相回路
で位相整合された受波信号の符号を交互に反転するよう
に加算する加算器、10は基準パルス信号を90’位相
シフトする位相シフト器、11は加算器9で加算された
受波信号と送波信号の基準パルス信号とをミキシングす
るミキサ、 12は90’1ffl相シフトされた基準
パルス信号と受波信号をミキシングするミキサ、13.
14は前記ミキサ11,12の出力をろ波し位相検波信
号として出力するローパスフィルタ(LPF)、  1
5.16はLPFの位相検波信号をデジタル信号に変換
するA/D変換器、17゜18はデジタル信号に変換さ
れた位相検波信号の低周波信号の低周波成分を除去する
キャンセラ、19.20は遅延器、21は複素位相検波
信号の自己相関関数を演算する自己相関器、22は自己
相関器21で演算された自己相関関数より、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演算する速度演算回路で、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。101は移相器で
、送波信号の基準パルス信号を90°位相シフトする。
The transmitting circuit 3 not only generates a transmitting pulse, but also performs phase control of the transmitting pulse, thereby controlling the ultrasonic beam transmitted from the above elements. 5 to 8 are reception phasing circuits, which control the directivity during wave reception by controlling the phase of the reception signals from each element constituting the above channels. Reference numeral 9 denotes an adder that adds the received signals phase-matched by the receiver phasing circuit so as to alternately invert the signs; 10 denotes a phase shifter that shifts the reference pulse signal by 90'; and 11 denotes the adder 9. 12 is a mixer for mixing the added received signal and the reference pulse signal of the transmitted signal; 12 is a mixer for mixing the received signal and the reference pulse signal shifted by 90'1ffl phase; 13.
14 is a low pass filter (LPF) that filters the output of the mixers 11 and 12 and outputs it as a phase detection signal;
5.16 is an A/D converter that converts the phase detection signal of the LPF into a digital signal, 17°18 is a canceller that removes the low frequency component of the low frequency signal of the phase detection signal converted to the digital signal, 19.20 is a delay device, 21 is an autocorrelator that calculates an autocorrelation function of the complex phase detection signal, and 22 is an autocorrelator that calculates the autocorrelation function calculated by the autocorrelator 21 to determine the direction of movement of the ultrasound beam in the moving part inside the living body. 23 is an image memory which temporarily stores the motion speed determined by the speed calculation circuit 22. 24 is a D/A converter, 25 is a switching circuit,
Reference numeral 26 denotes a display device, and 27 a reception phasing circuit for phase matching the reception signals in order to display a B-mode image. 28 is a detector, 29 is an A/D converter, 30 is an image memory, and 31 is a D
/A converter, 32 is a switching circuit. A phase shifter 101 shifts the phase of the reference pulse signal of the transmission signal by 90°.

102.103はミキサで、102は受波整相回路27
で位相整合された受波信号をミキシングし、103は移
相器101で90°位相シフトされた基準パルス信号と
受波信号をミキシングする。104゜105は前記ミキ
サー102. 103の出力をろ波し位相検波信号とし
て出力するローパスフィルター(LPF)、  106
. 107はA/D変換器で、LPFで得られた位相検
波信号をデジタル信号に変換する。
102 and 103 are mixers, 102 is a receiving phasing circuit 27
103 mixes the phase-matched received signal, and a phase shifter 101 mixes the received signal with a reference pulse signal whose phase has been shifted by 90°. 104° and 105 are the mixers 102. a low pass filter (LPF) 106 that filters the output of 103 and outputs it as a phase detection signal;
.. 107 is an A/D converter that converts the phase detection signal obtained by the LPF into a digital signal.

108、109はキャンセラで、デジタル信号に変換さ
れた位相検波信号の低周波成分を除去する。
Cancellers 108 and 109 remove low frequency components of the phase detection signal converted into a digital signal.

110、111は遅延器で、位相検波信号の一部を遅延
させる。112は自己相関器で位相検波された信号から
自己相関関数を演算する。113は第2の速度演算器で
自己相関関数から運動部分の超音波ビームの進行方向の
運動速度成分を演算する。
Delay devices 110 and 111 delay part of the phase detection signal. 112 calculates an autocorrelation function from the signal whose phase has been detected by an autocorrelator. Reference numeral 113 denotes a second velocity computing unit which computes the motion velocity component of the moving part in the traveling direction of the ultrasonic beam from the autocorrelation function.

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。
The operation of the above configuration will be explained in detail below.

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0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。
Figure 2 shows an example of a parallel receiving circuit in which 4 channels receive waves in parallel and simultaneously, and each channel consists of 4 elements. The elements are arranged in a staggered manner, with a total of 10 elements receiving waves at the same time. That is, receiving wave phasing circuits 5 to 8
Each output corresponds to the output of each channel.

ここで。here.

同時に受波するチャンネル数、各チャンネルを構成スる
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、$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ニレ
メンl−1aを8.隣あっ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菌するために、
受波増幅器4の出力は受波増幅器40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ッチで並んで
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。
The number of channels that receive waves simultaneously, the number of elements that make up each channel, and the shift pitch between adjacent channels can be set arbitrarily.As shown in Figure 3, the number of channels that receive waves simultaneously is 4, and each 8. Elm l-1a constituting the channel. The deviation pitch of adjacent channels may be made into one element. In Figure 2, switching circuit 2
Each element selected by
8, but in order to control the directionality when receiving waves,
The output of the receiving amplifier 4 is input to a tap of a delay device having a delay time corresponding to the element input to the receiving amplifier 40, and is phase-controlled and added for each channel. Adjacent channels are lined up at a pitch of two elements apart, and it is possible to spatially capture information at two element intervals in parallel for the number of channels, and at the same time.

一方、送波時においては、少な(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菌された超音波ビ
ームが送波される。
On the other hand, when transmitting waves, all the elements connected to the channels receiving waves at the same time are connected to the transmitter circuit 3.
A directional, sterilized ultrasonic beam is transmitted from each element in accordance with a transmission pulse whose phase is controlled by the transmission circuit 3.

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、加算器によって符号
を反転させながら加算される。加算器で加算された受波
信号の一部は、ミキサ11で送波信号の基準パルス信号
とミキシングされ。
In FIG. 1, the received signals of each channel at the same time outputted from the receiving wave phasing circuits 5 to 8 are added by an adder while inverting their signs. A part of the received signal added by the adder is mixed with a reference pulse signal of the transmitted signal by a mixer 11.

LPF13で位相検波信号に変換される。また他の一部
は、 ミキサー12で90°位相シフトされた送波信号
の基準パルス信号とミキシングされ、 LPF14で位
相検波信号に変換され、それぞれA/D変換器15.1
6でデジタル信号に変換されるが、このデジタルに変換
された位相検波信号は、互いに90°位相シフトした関
係、即ち、複素共役の関係を持つ複素位相検波信号であ
る。キャンセラー17.18では、位相検波信号の中に
含まれる生体内組織の体動にともなう低周波数成分、い
わゆるクラッタ−成分を除去する。遅延器19.20で
はキャンセラー17.18でクラッタ−成分の除去され
た複素位相検波信号の一部を遅延させる。自己相関器2
1では、遅延された複素位相検波信号と遅延されていな
い複素位相検波信号より、複素位相検波信号の自己相関
関数が、演算される。この演算において、自己相関関数
は、n個の超音波ビームのパルス繰り返し周期Tの時間
間隔の複素位相検波信号で演算されているが、この個数
nは、Bモード画像を構成するための走査線数N、超音
波ビームのパルス繰り返し周期T、及び画像のフレーム
レートFからに次の関係式 %式%(11 によって決定される。速度演算器22において。
The LPF 13 converts it into a phase detection signal. The other part is mixed with the reference pulse signal of the transmission signal whose phase has been shifted by 90° in the mixer 12, converted into a phase detection signal in the LPF 14, and then sent to the A/D converter 15.1.
The phase detection signals converted into digital signals are complex phase detection signals having a phase shift of 90 degrees from each other, that is, a complex conjugate relationship. The cancellers 17 and 18 remove low frequency components, so-called clutter components, included in the phase detection signal due to body movements of tissues in the living body. The delay device 19.20 delays a part of the complex phase detection signal from which the clutter component has been removed by the canceller 17.18. Autocorrelator 2
1, the autocorrelation function of the complex phase detection signal is calculated from the delayed complex phase detection signal and the non-delayed complex phase detection signal. In this calculation, the autocorrelation function is calculated using complex phase detection signals at time intervals of pulse repetition period T of n ultrasound beams, and this number n is the scanning line for constructing the B-mode image. It is determined by the following relational expression % (11) from the number N, the pulse repetition period T of the ultrasound beam, and the frame rate F of the image.In the speed calculator 22.

超音波ビームのパルス繰り返し周期Tの間の自己相関関
数の位相の変化分グは、自己相関関数の実数部をSrs
虚数部を81とすると、次式で求められる。
The change in the phase of the autocorrelation function during the pulse repetition period T of the ultrasound beam is calculated by dividing the real part of the autocorrelation function by Srs
If the imaginary part is 81, it is determined by the following equation.

この自己相関の演算において、生体内の運動部分からの
反射による受波信号は、ピッチpで配列された隣あった
チャンネルの受波信号の符号を反転させながら加算され
た結果、送波超音波ビームのパルス繰り返し周期Tの間
に位相グは、生体内の運動部分の超音波ビームの進行方
向に対し直交する方向(チャンネル方向)の運動部11
jVによって位相が変化することより 2π ダニ□V T           (31の関係が成
立し、このグから生体内の運動部分の超音波ビームの進
行方向に対し直交する方向(チャンネル方向)の運動速
度Vが計算できる。一方、受波整相回路29で位相整合
された受波信号の一部は、ミキサー102で送波信号の
基準パルス信号とミキシングされ、LPF104で位相
検波信号に変換される。また他の一部は、ミキサー10
3で90位相シフトされた送波信号の基準パルス信号と
ミキシングされ、 LPF105で位相検波信号に変換
され、それぞれA/D変換器106.107でデジタル
信号に変換されるが、このデジタルに変換された位相検
波信号は、互いに90’fff相シフトした関係、即ち
、複素共役の関係を持つ複素位相検波信号である。キャ
ンセラー108.109では、クラッタ−成分を除去す
る。キャンセラ108.109でクラッタ−成分の除去
された複素位相検波信号の一部は、遅延器110.11
1で遅延され、遅延された複素位相検波信号と、遅延さ
れていない複素位相検波信号が入力された自己相関器1
12では複素量としての自己相関関数が求められる。い
ま、自己相関関数の実数部をCr、虚部数をCiとする
と、生体内の運動部分での超音波ビームのドツプラ効果
による周波数シフトfdとの間には次の関係がある。
In this autocorrelation calculation, the received signals reflected from the moving parts in the living body are added while inverting the sign of the received signals of adjacent channels arranged at pitch p, and as a result, the transmitted ultrasound During the pulse repetition period T of the beam, the phase shift occurs in the moving part 11 in the direction (channel direction) perpendicular to the traveling direction of the ultrasound beam of the moving part in the living body.
Since the phase changes according to jV, the relationship 2π tick □V T (31) is established, and from this, the motion velocity V of the moving part in the living body in the direction perpendicular to the traveling direction of the ultrasound beam (channel direction) is On the other hand, a part of the received signal whose phase has been matched by the receiving wave phasing circuit 29 is mixed with the reference pulse signal of the transmitted signal by the mixer 102, and converted into a phase detection signal by the LPF 104. Part of the mixer 10
3, it is mixed with the reference pulse signal of the transmission signal which has been phase shifted by 90, is converted into a phase detection signal by LPF 105, and is converted into a digital signal by A/D converters 106 and 107, respectively. The phase detection signals are complex phase detection signals having a phase shift of 90'fff from each other, that is, a complex conjugate relationship. Cancellers 108 and 109 remove clutter components. A portion of the complex phase detection signal from which clutter components have been removed by the cancellers 108 and 109 is sent to the delay device 110 and 11.
1 and an autocorrelator 1 to which the delayed complex phase detection signal and the non-delayed complex phase detection signal are input.
In step 12, an autocorrelation function as a complex quantity is obtained. Now, assuming that the real part of the autocorrelation function is Cr and the imaginary part is Ci, there is the following relationship between the frequency shift fd due to the Doppler effect of the ultrasound beam at a moving part in the living body.

ここで、Tは超音波ビームのパルス繰り返し周期である
。ドツプラー効果は、生体内部の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超音波ビームの周波
数シフトであるから、速度演算器113において、自己
相関器112で計算された自己相関関数より(4)式の
関係よりfdを求め、これより生体内部の運動部分の超
音波ビームの進行方向の運動速度成分を求めることがで
き、ベクトル情報としての生体内部の運動速度成分を求
めることができる。
Here, T is the pulse repetition period of the ultrasound beam. The Doppler effect is a frequency shift of the ultrasound beam due to the motion velocity component in the traveling direction of the ultrasound beam of a moving part inside the living body. 4) From the relationship in the equation, fd is determined, and from this the motion velocity component of the moving part inside the living body in the traveling direction of the ultrasound beam can be determined, and the motion velocity component inside the living body as vector information can be determined.

以上本実施例によれば、光体内部の運動部分の超音波ビ
ームの進行方向と、それに直交する方向の運動速度成分
が同時に測定でき、生体内部の運動部分の状態をベクト
ルとして測定表示ができる。
As described above, according to this embodiment, the traveling direction of the ultrasonic beam of the moving part inside the optical body and the motion velocity component in the direction orthogonal to it can be measured simultaneously, and the state of the moving part inside the living body can be measured and displayed as a vector. .

□次に本発明の第2の実施例について説明する。□Next, a second embodiment of the present invention will be described.

第4図は本発明の第2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である。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention.

第4図において第1図と異なる点は、遅延器110%1
11および自己相関器1120代わりに周波数分析器2
01を備えている点である。この周波数分析器201に
おいて、複素位相検波信号を直接周波数分析することに
より、生体内運動部分による超音波ビームのドツプラー
効果による周波数シフトを直接演算し、生体内の運動部
分の超音波ビームの進行方向の運動速度成分を求めてい
る。
The difference in FIG. 4 from FIG. 1 is that the delay device 110% 1
11 and autocorrelator 1120 instead of frequency analyzer 2
01. In this frequency analyzer 201, by directly frequency-analyzing the complex phase detection signal, the frequency shift due to the Doppler effect of the ultrasound beam due to the moving part in the living body is directly calculated, and the traveling direction of the ultrasound beam of the moving part in the living body is calculated. We are looking for the motion velocity component of.

発明の効果 以上のように本発明は、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、各チャンネル間の受波信
号を交互に符号を反転させながら加算する加算器と、加
算された受波信号を複素位相検波信号に変換する回路と
、自己相関関数を演算する自己相関器と、自己相関関数
より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。
Effects of the Invention As described above, the present invention includes a parallel receiving phasing circuit that simultaneously receives and phases signals on a plurality of channels, an adder that adds received signals between each channel while alternately inverting the signs, By being equipped with a circuit that converts the added received signal into a complex phase detection signal, an autocorrelator that calculates an autocorrelation function, and a speed calculator that calculates the speed of the moving part in the living body from the autocorrelation function. , it is possible to obtain the motion velocity component in the direction in which the ultrasonic pulse beam of the in-vivo moving part advances,
It is now possible to measure and display the exact state of moving parts within the body as vector information, which could not be measured or displayed with conventional devices, making it possible to perform accurate diagnosis with a very easy-to-understand display. An ultrasonic diagnostic device can be provided, and its effects are significant.

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

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、絹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図は本
発明の第2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5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、31.送波回路、4
、・・受波増幅器、5〜8・・・受波整相回路、9・・
・加算器、10・・・90°位相器、11.12・・・
ミキサ、 13.、14・・・LPF、15.16・・
・A/D変換器、 17.18・・・キャンセラ、19
.20・・・遅延器、21.・、自己相関器、22・・
・速度演算器、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・・・切換回路、101・・・90°位
相器、 102.103・・ミキサ、 104.105
・・・LPF、  106.107・・・A/D変換器
、108.109・・・キャンセラ、110.111・
・・遅延器、112・・・自己相関器、113・・・速
度演算回路、201・・・周波数分析器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名s 
2 図 第3図 /−1’l屑”I−f 第5図
Fig. 1 is a block diagram schematically showing an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a block diagram showing details of an embodiment of a parallel wave receiving circuit according to a first embodiment of the present invention. 3 is a block diagram showing details of another embodiment of the parallel wave receiving circuit in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus in the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram illustrating the problems of the conventional ultrasonic diagnostic apparatus. 1... Probe, 2... Switching circuit, 31. Transmission circuit, 4
,... Receiving amplifier, 5-8... Receiving phasing circuit, 9...
・Adder, 10...90° phase shifter, 11.12...
Mixer, 13. , 14...LPF, 15.16...
・A/D converter, 17.18... Canceller, 19
.. 20... delay device, 21. , autocorrelator, 22...
・Speed calculator, 23...image memory, 24...D/
A converter, 25... switching circuit, 26... display device,
27... Receiving phasing circuit, 28... Detector, 29...
・A/D converter, 30...image memory, 31...D/
A converter, 32...Switching circuit, 101...90° phase shifter, 102.103...Mixer, 104.105
...LPF, 106.107...A/D converter, 108.109...Canceller, 110.111.
... Delay device, 112 ... Autocorrelator, 113 ... Speed calculation circuit, 201 ... Frequency analyzer. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person
2 Figure Figure 3/-1'l scrap"I-f Figure 5

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)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、前記並列受波回路の各
チャンネルの受波信号を交互に符号を反転させて加算す
る加算器と、送波繰り返し周波数の整数倍の周波数を有
し互いに複素共役関係にある一組の複素基準信号と前記
加算器に於て加算された受波信号とを混合して、受波信
号を複素信号に変換する第一の複素信号変換器と、前記
複素信号の遅れ時間を設けて複素信号の自己相関関数を
演算する第一の自己相関器と、前記自己相関関数の出力
から生体内の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を演算する第一の速度演算器
と、送波繰り返し周波数の整数倍の周波数を有し互いに
複素共役関係にある一組の複素基準信号と前記増幅され
た受波信号とを混合して、受波信号を複素信号に変換す
る第二の複素信号変換器と、前記複素信号の遅れ時間を
設けて複素信号の自己相関関係を演算する第二の自己相
関器と、前記第二の自己相関器の出力から生体運動の超
音波パルスビームの進行方向の速度を演算する第二の速
度演算器とを具備し、超音波パルスビームの進行方向及
びそれと直交する方向の速度ベクトル分布の測定及び表
示することを特徴とする超音波診断装置。
(1) Send an ultrasonic pulse beam into the living body at a constant repetition rate, receive the reflected wave, amplify this received signal, and receive the amplified received signal simultaneously on multiple channels. A parallel wave receiving circuit that performs wave phasing, an adder that adds the received signals of each channel of the parallel wave receiving circuit by alternately inverting the signs, and having a frequency that is an integer multiple of the transmission repetition frequency and that is complex to each other. a first complex signal converter that mixes a set of complex reference signals in a conjugate relationship and the received signal added in the adder to convert the received signal into a complex signal; and the complex signal a first autocorrelator that calculates an autocorrelation function of a complex signal by setting a delay time of a first speed calculator that calculates the amplified reception signal, and a set of complex reference signals having a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency and having a complex conjugate relationship with each other, and the amplified reception signal. a second complex signal converter that converts a wave signal into a complex signal; a second autocorrelator that calculates an autocorrelation relationship of the complex signal by providing a delay time for the complex signal; and the second autocorrelator. and a second velocity calculator that calculates the velocity in the traveling direction of the ultrasonic pulse beam of biological movement from the output of An ultrasonic diagnostic device characterized by:
(2)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、前記並列受波回路の各
チャンネルの受波信号を交互に符号を反転させて加算す
る加算器と、送波繰り返し周波数の整数倍の周波数を有
し互いに複素共役関係にある一組の複素基準信号と前記
加算器に於て加算された受波信号とを混合して、受波信
号を複素信号に変換する第一の複素信号変換器と、前記
複素信号の遅れ時間を設けて複素信号の自己相関関数を
演算する自己相関器と、前記自己相関関数の出力から生
体内の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を演算する第一の速度演算器と、送
波繰り返し周波数の整数倍の周波数を有し互いに複素共
役関係にある一組の複素基準信号と前記増幅された受波
信号とを混合して、受波信号を複素信号に変換する第二
の複素信号変換器と、前記複素信号の遅れ時間を設けて
複素信号の周波数スペクトラムを演算する周波数分析器
と、前記周波数分析器の出力から生体運動の超音波パル
スビームの進行方向の速度を演算する第二の速度演算器
とを具備し、超音波パルスビームの進行方向及びそれと
直交する方向の速度ベクトル分布の測定及び表示するこ
とを特徴とする超音波診属装置。
(2) Send an ultrasonic pulse beam into the living body at a constant repetition rate, receive the reflected wave, amplify this received signal, and receive the amplified received signal simultaneously on multiple channels. A parallel wave receiving circuit that performs wave phasing, an adder that adds the received signals of each channel of the parallel wave receiving circuit by alternately inverting the signs, and having a frequency that is an integer multiple of the transmission repetition frequency and that is complex to each other. a first complex signal converter that mixes a set of complex reference signals in a conjugate relationship and the received signal added in the adder to convert the received signal into a complex signal; and the complex signal an autocorrelator that calculates an autocorrelation function of a complex signal by setting a delay time of A first speed calculator mixes the amplified received signal with a set of complex reference signals having a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency and is in a complex conjugate relationship with each other, and generates a received signal. a second complex signal converter that converts the complex signal into a complex signal; a frequency analyzer that calculates the frequency spectrum of the complex signal by providing a delay time for the complex signal; and an ultrasonic pulse beam of biological movement from the output of the frequency analyzer. and a second velocity calculator for calculating the velocity in the traveling direction of the ultrasonic pulse beam, and measuring and displaying the velocity vector distribution in the traveling direction of the ultrasonic pulse beam and the direction perpendicular thereto. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126079A (en) * 2006-11-22 2008-06-05 General Electric Co <Ge> Direct strain estimator for measuring elasticity of tissue
JP2008188235A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Toshiba Corp Ultrasonic diagnostic apparatus

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