JPH0211250B2 - - Google Patents

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JPH0211250B2
JPH0211250B2 JP62114508A JP11450887A JPH0211250B2 JP H0211250 B2 JPH0211250 B2 JP H0211250B2 JP 62114508 A JP62114508 A JP 62114508A JP 11450887 A JP11450887 A JP 11450887A JP H0211250 B2 JPH0211250 B2 JP H0211250B2
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JP
Japan
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signal
doppler
frequency
information
scanning
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JP62114508A
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Japanese (ja)
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JPS62281931A (en
Inventor
Kazuhiro Iinuma
Kinya Takamizawa
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS62281931A publication Critical patent/JPS62281931A/en
Publication of JPH0211250B2 publication Critical patent/JPH0211250B2/ja
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【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば心臓の断層像と共に心臓内に
流れる血液の循環情報を効果的に得ることのでき
る超音波診断装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that can effectively obtain, for example, a tomographic image of the heart as well as information on the circulation of blood flowing within the heart.

超音波診断装置は医学分野において多大な効果
を発揮している。特に近年では電子走査形のもの
が開発されるに至り、例えば心臓の断層像をリア
ルタイムに得ることができる等、注目されてい
る。この種の装置は、飯沼著「計測と制御」
Vol.16,No.12(1977年)第901頁に詳記される通り
である。
Ultrasonic diagnostic equipment has demonstrated great effectiveness in the medical field. Particularly in recent years, electronic scanning devices have been developed and are attracting attention because they can, for example, obtain tomographic images of the heart in real time. This type of device is described in "Measurement and Control" by Iinuma.
As detailed in Vol. 16, No. 12 (1977), page 901.

さて近年、上記心臓の断層像に加えて心臓内に
流れる血液の動きをも同時に得ることが嘱望され
ている。そこで例えば三島他著「第17回日本ME
学会大会論文集」P.237(1978年)に示される装置
が提唱されている。この装置を簡単に説明する
と、診断装置の探触子にアームを介して超音波ド
プラ計測用の探触子を取付け、各探触子の位置、
及び超音波ビームの送受波方向をポテンシヨメー
タによつて検出する。そして一方の探触子にてリ
アルタイム断層像を得、他方の探触子にて超音波
のドプラ偏位から血流速度を観測するものであ
る。この種の装置は上記2つの情報を個々に独立
して得ることができ、また2つの情報を関連して
同時に得ることができる為に非常に有用である。
しかしながら実際に臨床的に使用するに際しては
2個の探触子の位置決め等、その取扱が極めて不
便であつた。特に心臓は複雑な形状を有し、絶え
ず拍動している為に、1個の探触子の設定に際し
ても細心の注意を要するものである。故に2つの
探触子を相互に関連性を持つて位置決めするのは
至難であつた。また設定された位置関係を検出す
るに際しても相当大掛りなアームやポテンシヨメ
ータ、演算装置などを要し、構成が複雑化した。
更には各探触子による超音波ビーム方向が異なる
為に超音波が反射物体に到達する経路が異なつて
しまい、同時にその経路における超音波伝搬速度
に差異が生じると、ポテンシヨメータやアームの
精度等と相俟つてそれぞれの位置関係にずれが生
じ、各検出結果の関連性に誤差が生じる欠点があ
つた。また、断層像が明瞭に表示されたとしても
血流測定のための超音波ビームが所望の部分に到
達しているかどうかは確認できなかつた。
Now, in recent years, there has been a desire to simultaneously obtain, in addition to the above-mentioned tomographic image of the heart, the movement of blood flowing within the heart. For example, Mishima et al.'s 17th Japan ME
The device shown in Proceedings of the Academic Conference, p. 237 (1978) has been proposed. To briefly explain this device, a probe for ultrasonic Doppler measurement is attached to the probe of the diagnostic device via an arm, and the position of each probe is
And the direction of transmission and reception of the ultrasonic beam is detected by a potentiometer. Then, one probe obtains a real-time tomographic image, and the other probe observes the blood flow velocity from the Doppler deviation of the ultrasound. This type of device is very useful because it can obtain the above two pieces of information individually, and it can also obtain the two pieces of information simultaneously in relation to each other.
However, in actual clinical use, handling such as positioning the two probes is extremely inconvenient. In particular, since the heart has a complex shape and constantly beats, great care must be taken when setting a single probe. Therefore, it has been extremely difficult to position the two probes in relation to each other. Furthermore, in order to detect the set positional relationship, a fairly large arm, potentiometer, arithmetic device, etc. are required, making the configuration complicated.
Furthermore, because the directions of the ultrasound beams from each probe are different, the paths through which the ultrasound waves reach the reflective object are different, and at the same time, if there are differences in the ultrasound propagation speed along those paths, the accuracy of the potentiometer and arm may be affected. Coupled with this, there was a drawback that a shift occurred in the respective positional relationships, and an error occurred in the relevance of each detection result. Further, even if the tomographic image is clearly displayed, it is not possible to confirm whether the ultrasonic beam for blood flow measurement has reached a desired portion.

第1図は従来例の欠点を示すもので、血流測定
を行なう位置を断層上でpo点に定めたとする。
断層像およびドプラ信号を得るための音速設定置
をCo、断層用プローブ61からp点までの実際
の平均音速をC1、パルスの往復の伝搬時間をt1、
ドプラ用プローブ62からp点までの実際の平均
音速をC2、パルスの往復伝播時間をt2とする。
表示のための音速設定値はC0であるから断層像
ではp0点までの距離はC0t1、ドプラではC0t2で
あるが実際の平均音速はそれぞれC1,C2である
から検出される点までの距離はそれぞれC1t1,
C2t2である。従つて、断層像上に表示されるp0
点の真の位置は第1図に示すように断層像では
p0から(C1―C0)tはなれたp1に、ドプラ信号
では(C2―C0)t2はなれたp2にあり、C1=C2=
C0でなければそれぞれ別な位置における反射信
号を検出することになる。
FIG. 1 shows the drawbacks of the conventional example, and assumes that the position for blood flow measurement is set at point po on a tomogram.
The sound speed setting for obtaining tomographic images and Doppler signals is Co, the actual average sound speed from the tomographic probe 61 to point P is C1, the round trip propagation time of the pulse is t1,
Let C2 be the actual average sound speed from the Doppler probe 62 to point p, and let t2 be the round trip propagation time of the pulse.
Since the sound velocity setting value for display is C0, the distance to point p0 in the tomographic image is C0t1, and in Doppler it is C0t2, but the actual average sound velocity is C1 and C2, respectively, so the distance to the detected point is respectively C1t1,
It is C2t2. Therefore, p0 displayed on the tomographic image
The true position of the point is shown in the tomographic image as shown in Figure 1.
From p0, (C1-C0)t is at p1, which is far away, and in the Doppler signal, (C2-C0)t2 is at p2, which is far away, and C1=C2=
If it is not C0, reflected signals at different positions will be detected.

またドプラ用プローブがおかれる位置では、プ
ローブと心臓との間に肺などの超音波をほとんど
透過させない組織63がある場合が多く、断層像
は明瞭に描写され、ドラプ信号の得られるビーム
方向がアーム、ポテンシヨメータ、演算回路によ
りデイスプレイ上では明確に表示されていてもド
プラ信号用の超音波ビームが目的位置まで達して
いるかどうかわからない。これらの欠点は、断層
像とドプラ信号を得るための超音波ビームの経路
が異なるために生じるものである。
In addition, at the position where the Doppler probe is placed, there is often tissue 63 between the probe and the heart that hardly transmits ultrasound, such as the lungs, so that the tomographic image is clearly depicted and the beam direction from which the Doppler signal is obtained is Even though the arms, potentiometers, and arithmetic circuits are clearly displayed on the display, it is unclear whether the ultrasonic beam for the Doppler signal has reached the target position. These drawbacks arise because the paths of the ultrasound beams for obtaining tomographic images and Doppler signals are different.

さらに、従来の装置では超音波パルスを出すタ
イミングと、ドプラ信号を含む超音波信号からド
プラ信号を抽出するためにこの超音波信号にミキ
シングする基準信号とが安定しないので、このタ
イミングと基準信号とのゆらぎ自体が為ドプラ信
号として検出してしまう問題がある。
Furthermore, in conventional devices, the timing of emitting ultrasound pulses and the reference signal that is mixed into the ultrasound signal to extract the Doppler signal from the ultrasound signal containing the Doppler signal are not stable; There is a problem that the fluctuation itself is detected as a Doppler signal.

本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、一つの探触子で
断層像を得ると共にドプラ効果による血流速情報
をも得ることのできるとともに、超音波パルスを
出すタイミングと超音波信号とミキシングしてド
プラ信号を抽出する基準信号とが安定している超
音波診断装置を提供することにある。
The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to be able to obtain tomographic images with a single probe, as well as obtain blood flow velocity information due to the Doppler effect, and to It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic device in which the timing of emitting sonic pulses and the reference signal for mixing with an ultrasonic signal and extracting a Doppler signal are stable.

本発明の概要は、正確な周波数の信号を発振出
力する基準発振器の出力を整数分の1に分周して
繰り返し周波数(レート周期)とし、探触子をパ
ルス駆動して超音波を送波し、反射体からの反射
超音波を検出してリアルタイム断層像を得ると共
に、上記反射超音波の信号と前記基準発振器の出
力をもとにした基準波信号とをミクサにて混合
し、その出力を濾波することによつて血流に関す
る情報を得るものである。かくしてここに同一の
超音波探触子によつてリアルタイム断層像と血流
に関する情報を得て同時表示するようにしてい
る。
The outline of the present invention is to divide the output of a reference oscillator that oscillates and outputs a signal at a precise frequency into an integer fraction to obtain a repetition frequency (rate period), drive the probe in pulses, and transmit ultrasonic waves. Then, the reflected ultrasound from the reflector is detected to obtain a real-time tomographic image, and the signal of the reflected ultrasound is mixed with a reference wave signal based on the output of the reference oscillator in a mixer, and its output is By filtering the information, information about blood flow is obtained. In this way, real-time tomographic images and information regarding blood flow are obtained and displayed simultaneously using the same ultrasound probe.

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図は概略構成図である。基準発振器1は、
例えば水晶発振器にて構成されるもので、周波数
5MHz(20)の高安定な周波数特性を有する信号
を発振出力している。この発振出力は、一方にて
フリツプフロツプからなる分周器2に入力されて
2分周され、他方にてインバータ回路3にて反転
されたのち分周器4に入力されて2分周されてい
る。しかして分周器2,4の各出力はそれぞれ周
波数2.5MHzの信号となり、且つπ/2の位相差
をもつたものとなる。前記分周器2の出力信号は
分周器5に供給され、N分周(Nは整数で例えば
500)されて周波数5kHzのレート周波数信号とし
て出力されている。この信号は制御回路6に供給
されると共に遅延回路7a,7b,〜,7nにそ
れぞれ供給されている。これら遅延回路7a,7
b,〜,7nは前記制御回路6によつて遅延時間
設定されるもので、その設定された遅延時間によ
つて後述する超音波信号の送波方向が定められ
る。そして各遅延回路7a,7b,〜,7nを介
した前記信号はパルサ8a,8b,〜,8nをそ
れぞれ駆動し、同パルサ8a,8b,〜,8nに
各別に接続された超音波振動子9a,9b,〜,
9nをそれぞれ付勢して超音波信号を送波するよ
うになつている。尚、これら振動子9a,9b,
〜,9nは、例えば直線上に配列されてアレイ構
造をなし、超音波探触子、即ち電気音響変換素子
を形成している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram. The reference oscillator 1 is
For example, it is composed of a crystal oscillator, and the frequency
It oscillates and outputs a signal with highly stable frequency characteristics of 5MHz (20MHz). This oscillation output is input to a frequency divider 2 consisting of a flip-flop on one side and divided by two, and on the other side it is inverted by an inverter circuit 3 and then input to a frequency divider 4 where the frequency is divided by two. . Therefore, each output of the frequency dividers 2 and 4 becomes a signal with a frequency of 2.5 MHz, and has a phase difference of π/2. The output signal of the frequency divider 2 is supplied to the frequency divider 5, and is divided by N (N is an integer, e.g.
500) and output as a rate frequency signal with a frequency of 5kHz. This signal is supplied to the control circuit 6 and also to delay circuits 7a, 7b, . . . , 7n, respectively. These delay circuits 7a, 7
Delay times b, -, 7n are set by the control circuit 6, and the set delay time determines the transmission direction of the ultrasonic signal, which will be described later. The signals passed through the delay circuits 7a, 7b, . . . , 7n drive the pulsers 8a, 8b, . ,9b,~,
9n are respectively energized to transmit ultrasonic signals. Note that these vibrators 9a, 9b,
. . . , 9n are arranged, for example, in a straight line to form an array structure, forming an ultrasonic probe, that is, an electroacoustic transducer.

一方、前記送波された超音波の生体内反射部位
で反射された信号は、前記超音波振動子9a,9
b,〜,9nにてそれぞれ受波されている。そし
て受波信号は前置増幅器10a,10b,〜,1
0nを介してそれぞれ増幅されたのち、前記制御
回路6により遅延時間設定された遅延回路11
a,11b,〜,11nで遅延制御されて出力さ
れている。尚、遅延回路11a,11b,〜,1
1nの各設定遅延時間は先の遅延回路7a,7
b,〜,7nにそれぞれ対応して同じく定められ
るものである。しかして各遅延回路11a,11
b,〜,11nの出力は加算合成回路12に入力
されて加算合成処理され、前記超音波送波方向か
らの受波信号として出力されている。この出力信
号は検波器13を介して検波され、断層情報信号
として表示装置14に供給されている。また前記
加算合成回路12の出力信号はミクサ(MIX)
15,16にそれぞれ供給されている。これらミ
クサ15,16は前記分周器2,4の各出力信号
をそれぞれ入力するもので、上記出力信号、つま
り前記したレート周波数の基準となる周波数0
(2.5MHz)の信号と、受波信号とを混合してい
る。ミクサ15,16の各混合出力はフイルタ1
7,18を各別に介して濾波されたのち位相比較
器19に入力されて信号相互間の位相判別がなさ
れている。この位相判別結果は例えばその値が正
のときに血流が超音波信号の伝搬方向に対して近
づく方向に流れており、逆に負のときには遠ざか
る方向に流れていることを示している。この情報
は前記表示装置14に入力されて表示されるよう
になつている。
On the other hand, the signals reflected at the in-vivo reflection sites of the transmitted ultrasonic waves are transmitted through the ultrasonic transducers 9a and 9.
The waves are received at points b, -, and 9n, respectively. The received signal is transmitted to the preamplifiers 10a, 10b, . . . , 1
Delay circuits 11 whose delay times are set by the control circuit 6 after being amplified via the
A, 11b, -, 11n are subjected to delay control and output. Note that the delay circuits 11a, 11b, . . . , 1
Each set delay time of 1n is determined by the previous delay circuits 7a and 7.
The same values are defined corresponding to b, to, and 7n, respectively. Therefore, each delay circuit 11a, 11
The outputs of b, -, 11n are inputted to an addition/synthesis circuit 12, subjected to addition/synthesis processing, and outputted as a reception signal from the ultrasonic wave transmission direction. This output signal is detected via a detector 13 and supplied to a display device 14 as a tomographic information signal. Further, the output signal of the addition and synthesis circuit 12 is sent to a mixer (MIX).
15 and 16, respectively. These mixers 15 and 16 input the output signals of the frequency dividers 2 and 4, respectively, and the output signals, that is, the frequency 0 which is the reference for the rate frequency described above.
(2.5MHz) signal and the received signal are mixed. Each mixing output of mixers 15 and 16 is filtered by filter 1.
7 and 18, respectively, and then input to a phase comparator 19, where the phases of the signals are discriminated. For example, when the phase discrimination result is positive, it indicates that the blood flow is flowing toward the propagation direction of the ultrasonic signal, and when the value is negative, it indicates that the blood flow is flowing away from the ultrasonic signal. This information is input to and displayed on the display device 14.

また前記フイルタ17の出力信号は、レンジゲ
ート回路20に入力されている。同回路20は、
前記レート信号(分周器5の出力)を受けて動作
する単安定マルチバイブレータ(以下、MMと略
記する)21の出力によつて所定期間ON動作す
るMM22によつてゲート開成されるものであ
る。即ち、時系列に連続的に受波される反射超音
波信号は、その受波時刻と被検部の深さとが比例
したものである。従つてMM21にて適当な経過
時間を定め、その出力タイミングにてMM22を
作動させて所定時間幅の信号を得れば、レンジゲ
ート回路20は所望とする観測部位の診断情報信
号だけを抽出することになる。このレンジゲート
回路20の出力を帯域通過フイルタ(BPF)2
3を介することにより、ドプラシフトした周波数
成分の情報、つまり血流速に比例した信号を得る
ことができる。
Further, the output signal of the filter 17 is input to a range gate circuit 20. The circuit 20 is
The gate is opened by an MM 22 which is turned on for a predetermined period by the output of a monostable multivibrator (hereinafter abbreviated as MM) 21 which operates in response to the rate signal (output of the frequency divider 5). . In other words, the reflected ultrasound signals that are received continuously in time series are such that the reception time is proportional to the depth of the test area. Therefore, if an appropriate elapsed time is determined in the MM21 and a signal of a predetermined time width is obtained by operating the MM22 at the output timing, the range gate circuit 20 extracts only the diagnostic information signal of the desired observation site. It turns out. The output of this range gate circuit 20 is passed through a band pass filter (BPF) 2.
3, it is possible to obtain Doppler-shifted frequency component information, that is, a signal proportional to the blood flow velocity.

第3図は第2図に示した装置の作用を示す各部
の波形図で、aは基準波信号(周波数0の分周器
2の出力)を分周器5を介して500分周して得た
周波数5kHzのレート周波数信号である。パルサ
8a,8b,〜,8nは上記信号の各立上りエツ
ジにて同期がとられ、遅延時間制御されて駆動さ
れる。従つて振動子9a,9b,〜,9n(探触
子)からは第3図bに示すようにレート周期
200μs毎に超音波信号が送波される。送波される
超音波パルスの中心周波数(1)は約2.5MHzで
ある。このような送波超音波信号が生体内の各部
で反射して受波されると、その受波信号は第3図
cに示すようになる。この受波信号(加算合成回
路12の出力)は検波器13を介して第3図dに
示す如き信号として出力され、表示装置14に供
給されてBモード、若しくはMモードにて表示さ
れている。
FIG. 3 is a waveform diagram of each part showing the operation of the device shown in FIG. This is the rate frequency signal with a frequency of 5kHz. The pulsers 8a, 8b, . . . , 8n are synchronized at each rising edge of the signal and are driven under delay time control. Therefore, from the transducers 9a, 9b, ~, 9n (probes), the rate period is as shown in Figure 3b.
Ultrasonic signals are transmitted every 200 μs. The center frequency (1) of the transmitted ultrasonic pulse is approximately 2.5MHz. When such a transmitted ultrasonic signal is reflected and received by various parts within the living body, the received signal becomes as shown in FIG. 3c. This received signal (output of the addition/synthesis circuit 12) is output as a signal as shown in FIG. .

固定した反射体からの反射波は、第4図aに示
す如き波形をしており、その周波数スペクトルは
同図bのようになり中心周波数1(約2.5MHz)
を含む広帯域の周波数成分を持つことになる。こ
のままでは1kHz程度のごくわずかなドプラ偏移
を検出することはできない。しかし、本発明の実
施例の如く、極めて正確な基準発振器から分周さ
れた正確に5kHzのレート周波数で第4図aのパ
ルスをくり返すと周波数スペクトルは同図cのよ
うに包絡線が1個のパルスのスペクトルに等しく
5kHzの整数倍の周波数だけからなる線スペクト
ルとなる。従つて、第2図の回路により得られる
固定反射体からの反射波は第4図cの如きスペク
トルを有することになる。パルサ、増幅器には遅
延時間があり遅延回路による遅延時間は走査方向
によりばらつきがある定走査方向で常に等しいか
ら問題はない。第4図dは横軸を拡大した図であ
り実線は固定反射体からの反射波スペクトルであ
るが、鎖線は移動物体からの反射波のスペクトル
でΔのドプラ偏移を受けている。従つて、この
信号と分周器4(周波数0)の出力をミクサで混
合することにより差の周波数をとり出せばドプラ
偏位周波数を検出することができる。
The reflected wave from a fixed reflector has a waveform as shown in Figure 4a, and its frequency spectrum is as shown in Figure 4b, with a center frequency of 1 (approximately 2.5MHz).
It has a wideband frequency component including . In this state, it is impossible to detect extremely small Doppler shifts of about 1 kHz. However, when the pulse of Figure 4a is repeated at a rate frequency of exactly 5 kHz divided from an extremely accurate reference oscillator, as in the embodiment of the present invention, the frequency spectrum has an envelope of 1 as shown in Figure 4c. equal to the spectrum of pulses
The line spectrum consists only of frequencies that are integral multiples of 5kHz. Therefore, the reflected wave from the fixed reflector obtained by the circuit of FIG. 2 has a spectrum as shown in FIG. 4c. There is no problem because the pulsers and amplifiers have delay times, and the delay time caused by the delay circuit varies depending on the scanning direction, but is always equal in the constant scanning direction. FIG. 4d is an enlarged view of the horizontal axis, where the solid line is the reflected wave spectrum from a fixed reflector, while the chain line is the spectrum of the reflected wave from a moving object, which has undergone a Doppler shift of Δ. Therefore, by mixing this signal with the output of the frequency divider 4 (frequency 0) using a mixer and extracting the difference frequency, the Doppler deviation frequency can be detected.

もし、レート周波数信号の線スペクトルが基準
波信号0に対して不安定であれば、基準波信号に
対するレート周波数信号の変動自体が、ドプラ偏
移周波数と見なされ、正確なドプラ偏移周波数を
得ることは困難になる。
If the line spectrum of the rate frequency signal is unstable with respect to the reference wave signal 0, the fluctuation of the rate frequency signal with respect to the reference wave signal itself is regarded as the Doppler shift frequency, and an accurate Doppler shift frequency can be obtained. things become difficult.

一方、ミクサ15では上記第3図cに示す受波
信号と先に述べた2分周された周波数2.5MHzの
基準信号を混合して第3図eに示す如き混合出力
を得ている。この信号はフイルタ17を介して濾
波され、第3図fに示すように変換される。第3
図gはレンジゲート回路20のサンプリングタイ
ミングを示すもので、同タイミングにて同図fに
示したフイルタ出力を逐次サンプリングすること
によつて一つの観測部位における反射超音波のド
プラ偏位成分を同図hに示すように得られる。第
3図iはhに示す信号を時間軸圧縮して示したも
ので、同信号を帯域通過フイルタ23を介してフ
イルタリングすることにより、第3図jに示す如
きドプラ信号が得られる。かくしてここに検波器
13の出力として第3図dに示す如き断層像に関
する観測情報を得、フイルタ23の出力として第
3図jに示す如き血流速に関するドプラ偏移周波
数の観測情報を同時に得ることができる。
On the other hand, the mixer 15 mixes the received signal shown in FIG. 3c and the reference signal having a frequency of 2.5 MHz, which has been divided by two, to obtain a mixed output as shown in FIG. 3e. This signal is filtered through filter 17 and transformed as shown in FIG. 3f. Third
Figure g shows the sampling timing of the range gate circuit 20. By sequentially sampling the filter output shown in figure f at the same timing, the Doppler deviation component of the reflected ultrasound at one observation site is simultane- ously Obtained as shown in Figure h. FIG. 3i shows the time-base compressed signal shown in h, and by filtering this signal through the bandpass filter 23, a Doppler signal as shown in FIG. 3j is obtained. Thus, as the output of the detector 13, observation information on the tomographic image as shown in FIG. 3d is obtained, and as the output of the filter 23, observation information on the Doppler shift frequency regarding the blood flow velocity as shown in FIG. 3j is obtained at the same time. be able to.

ところで、前記制御回路6は一般的には、例え
ば特願昭52−28016号に記されるものが用いられ
るが、本装置にあつては次のように構成すること
が適当である。即ち、制御回路6にROM(リー
ド・オンリー・メモリ)を備え、ROMの各アド
レスを超音波の走査方向に対応させておく。そし
て各アドレスには上記走査方向への超音波の送受
波に必要な、前記遅延回路7a,7b,〜,7
n,(11a,11b,〜,11n)に対する遅
延時間設定情報を収納させておく。従つて指定す
る走査方向に対応するROMのアドレスを選択指
定することにより、超音波信号は上記指定走査方
向に送波され、反射物体によつて反射されて上記
方向のものが受波されることになる。しかして
今、第5図に示すように探触子26により送受波
される超音波信号の走査方向が1,2,〜,k,
〜,64で示され。方向kにおける位置Pの情報
をドプラ信号から観測するものとする。この場
合、前記ROMによる走査方向の指定を「1,
k,2,k,3,〜」のように1レートパルスお
きに走査方向kを指定し、且つ他のレートパルス
タイミングには走査方向1より順次指定して行け
ば、方向kの走査時にはドプラ信号及びMモード
の信号を得、他の方向の指定時によつてBモー
ド、つまりリアルタイム断層像を得ることができ
る。換言すれば、リアルタイム断層像と血流速度
情報とを同時に観測することができる。またこの
とき、Bモード及びドプラ信号の実効的レート周
波数は先に示した周波数の1/2、つまり2.5kHzと
なる。尚、レンジゲート回路20によるサンプリ
ングタイミングにて表示出力を輝度変調するよう
に構成すれば、血流観測位置を正確に表示するこ
とができる。
Incidentally, although the control circuit 6 described in, for example, Japanese Patent Application No. 52-28016 is generally used, the following configuration is suitable for the present apparatus. That is, the control circuit 6 is provided with a ROM (read-only memory), and each address of the ROM is made to correspond to the scanning direction of the ultrasound waves. At each address, the delay circuits 7a, 7b, . . . , 7 necessary for transmitting and receiving ultrasonic waves in the scanning direction
Delay time setting information for n, (11a, 11b, . . . , 11n) is stored. Therefore, by selecting and specifying the ROM address corresponding to the specified scanning direction, the ultrasonic signal is transmitted in the specified scanning direction, reflected by a reflecting object, and received in the specified direction. become. Now, as shown in FIG. 5, the scanning direction of the ultrasonic signal transmitted and received by the probe 26 is 1, 2, to
~, 64. Assume that information about a position P in direction k is observed from a Doppler signal. In this case, the scanning direction specified by the ROM is set to “1,
k, 2, k, 3, ...'' If you specify the scanning direction k for every other rate pulse, and specify the timing of the other rate pulses sequentially from scanning direction 1, the Doppler By obtaining a signal and an M-mode signal, and specifying another direction, a B-mode, that is, a real-time tomographic image, can be obtained. In other words, real-time tomographic images and blood flow velocity information can be observed simultaneously. Also, at this time, the effective rate frequency of the B-mode and Doppler signals is 1/2 of the frequency shown above, that is, 2.5 kHz. Note that if the display output is configured to be luminance-modulated at the sampling timing by the range gate circuit 20, the blood flow observation position can be displayed accurately.

さて、前記断層像及び血流観測に用いる超音波
信号はいずれも単一パルスであつてもよいが、例
えば第6図aに示すような断層像観測用の単一パ
ルスに対して、血流観測には同図bに示すように
振幅レベルを大きくしたもの、あるいは同図e示
すように波数を多くしたバースト状のものを用い
た方が好都合である。このような超音波信号を用
いれば血流観測における距離分解能の低下を招く
ことなく、そのS/Nの向上をはかることができ
る。従つて第6図d示す超音波探触子26から所
定のレートに従つて単一パルス超音波とバースト
波とを交互に送波し、且つその走査方向を同図e
のように指定していけば、前述した断層像情報と
血流情報とを双方共に距離分解能の高い、S/N
の良好な信号として得ることができる。
Now, the ultrasonic signals used for tomographic image and blood flow observation may both be single pulses, but for example, for a single pulse for tomographic image observation as shown in FIG. 6a, blood flow For observation, it is more convenient to use a waveform with a large amplitude level, as shown in figure b, or a burst-like waveform, with a large number of waves, as shown in figure e. By using such an ultrasonic signal, it is possible to improve the S/N ratio in blood flow observation without causing a decrease in distance resolution. Therefore, single pulse ultrasonic waves and burst waves are alternately transmitted from the ultrasonic probe 26 shown in FIG. 6d at a predetermined rate, and the scanning direction is set as shown in FIG.
By specifying as follows, both the tomographic image information and blood flow information described above can be set to a high S/N ratio with high distance resolution.
can be obtained as a good signal.

以上の説明は、一つの走査線において一箇所で
だけ血流観測を行つたが、一つの走査線上におい
て複数箇所での血流観測を同時に行うことができ
る。第7図はその一例を示したもので、分周器5
の後段を構成するMM21,22、ドプラ信号抽
出手段としてのレンジゲート回路(RG)20、
BPF23等を複数個並列的に設け、マルチチヤ
ンネル構成としたものである。即ち、分周器5の
出力(レート信号)はフリツプフロツプ30によ
つてゲート制御されるゲート回路G31を介して
MM21a,21b,〜,21nに供給されてい
る。上記フリツプフロツプ30はレート信号(周
波数0/2N)を入力して反転動作するもので、前述 した走査方向kへの超音波送受波タイミングにの
みゲート回路31を開成している。従つて走査方
向kの超音波送受波時、即ち血流観測時には分周
器5の出力がMM21a,21b,〜,21nに
供給される。これらMM21a,21b,〜,2
1nは第8図a,c,eにそれぞれ示す如きパル
ス時間幅設定されたものである。そしてMM22
a,22b,〜,22nはMM21a,21b,
〜,21nの出力信号の立下りエツジにて作動
し、例えばパルス時間幅4μsの第8図b,d,f
に示す如きタイミングの信号を出力している。
今、前記MM21a,21b,〜,21nが33個
からなり、探触子26の表面からの深さに対応し
た時間が例えば26μs,30μs,34μs,〜,160μsと
順次設定されているものとすると、フイルタ17
からレンジゲート回路20a,20b,〜,20
nに入力される受波信号は、第8図gに示す深さ
に対応して順次サンプリングされることになる。
つまり探触子26の表面から深さが20mm,23mm,
26mm,〜,120mmと、3mm間隔でその反射情報が
抽出されることになる。これらの反射情報は
BPF23a,23b,〜,23nを介したのち
零交差検出器(ZC)32a,32b,〜,32
nに入力され、出力レベルの零交差タイミングが
検出されている。これらをZC32a,32b,
〜,32nは零交差タイミングからドプラ偏位周
波数を求め例えば、波数電圧変換(F/V変換)
して血流速度に比例した振幅信号を得て記録装置
33に供給している。尚、零交差検出器32a,
32b,〜,32nは、例えば所定時間内におけ
る信号の零交差回数を計数するものであればよ
い。また周波数分析器を代りに用いてもよい。
In the above description, blood flow observation was performed only at one location on one scanning line, but blood flow observation at multiple locations on one scanning line can be performed simultaneously. FIG. 7 shows an example of the frequency divider 5.
MM21, 22 forming the latter stage, a range gate circuit (RG) 20 as a Doppler signal extraction means,
A plurality of BPF23 etc. are provided in parallel to form a multi-channel configuration. That is, the output (rate signal) of the frequency divider 5 is passed through the gate circuit G31 gate-controlled by the flip-flop 30.
It is supplied to MM21a, 21b, -, 21n. The flip-flop 30 inputs a rate signal (frequency 0/2N) and performs an inverting operation, and the gate circuit 31 is opened only at the timing of transmitting and receiving ultrasonic waves in the scanning direction k mentioned above. Therefore, when transmitting and receiving ultrasonic waves in the scanning direction k, that is, when observing blood flow, the output of the frequency divider 5 is supplied to the MMs 21a, 21b, . . . , 21n. These MM21a, 21b, ~, 2
1n has pulse time widths set as shown in FIGS. 8a, c, and e, respectively. And MM22
a, 22b, ~, 22n are MM21a, 21b,
8b, d, f with a pulse time width of 4 μs, for example.
It outputs a signal with the timing shown in .
Now, suppose that the MMs 21a, 21b, . , filter 17
range gate circuits 20a, 20b, ~, 20
The received signal inputted to n is sequentially sampled corresponding to the depth shown in FIG. 8g.
In other words, the depth from the surface of the probe 26 is 20 mm, 23 mm,
Reflection information will be extracted at 3mm intervals from 26mm to 120mm. These reflection information are
After passing through BPF23a, 23b, ~, 23n, zero crossing detector (ZC) 32a, 32b, ~, 32
n, and the zero crossing timing of the output level is detected. These are ZC32a, 32b,
~, 32n calculates the Doppler deviation frequency from the zero crossing timing, for example, wave number voltage conversion (F/V conversion)
An amplitude signal proportional to the blood flow velocity is obtained and supplied to the recording device 33. Note that the zero crossing detector 32a,
32b, . . . , 32n may be anything that counts the number of zero crossings of a signal within a predetermined period of time, for example. A frequency analyzer may also be used instead.

かくしてここに、一つの超音波走査情報から複
数箇所でのドプラ偏位情報、つまり血流情報を同
時に得ることができる。
Thus, Doppler deviation information, that is, blood flow information at multiple locations can be obtained simultaneously from one piece of ultrasound scanning information.

第9図は一つの超音波走査情報から複数箇所の
ドプラ偏位情報を同時に得る別の実施例の構成を
示すものである。フリツプフロツプ(FF)35
は先のフリツプフロツプ30と同様に機能するも
ので、分周器5の出力と共にゲート回路36に共
給されている。ゲート回路36は分周器5からの
5kHzの信号のFF35の出力とに基いて周波数
2.5kHz(0/2N)のレート信号を出力している。こ れによつて、各深さに対応するドプラ信号を抽出
する。このレート信号は第10図に示す如きアド
レス構成のランダムアクセスメモリ(RAM)3
7に走査制御信号として印加されている。即ち、
RAM37は例えば64×64のアドレス「1,
1」「1,2」〜「1,64」「2,1」〜「6
4,64」を有するもので、各アドレスには前記
フイルタ17の出力がA/D変換器38を介して
デジタル化されて書き込まれるようになつてい
る。尚、RAM37の情報書き込み、及び後述す
る読み出しは、クロツク発振器39から出力され
る400kHzのクロツク信号により制御されている。
従つて、一走査によつて得られた超音波情報は逐
次デジタル変換されてアドレス「1,1」「1,
2」〜「1,64」に順次書き込まれる。そして
次に得られた超音波一走査情報は前記ゲート回路
36からの制御を受けて行変更され、アドレス
「2,1」「2,2」「2,3」〜「2,64」に
書き込まれる。同様にして64回目の一走査情報は
アドレス「64,1」「64,2」〜「64,6
4」に書き込まれる。この場合、一行のメモリア
ドレスに一走査情報を書き込むに要する時間はク
ロツク周波数が400kHzであり、アドレスが64
であるから従つて略160μsとなる。これは一走査
による観測部位の深さ0〜12cm程度に相当する。
またこのドプラ走査と、断層像観察のBモード走
査とが交互に行われ、夫々のレート間隔は400μs
となつている。従つてRAM37への全アドレス
(64×64)には25.6msにて全情報の書き込み
が行われる。尚、アドレスの各位置は観察部位の
深さに相当していることは云うまでもない。
FIG. 9 shows the configuration of another embodiment in which Doppler deviation information at a plurality of locations is obtained simultaneously from one piece of ultrasonic scanning information. Flip Flop (FF) 35
functions similarly to the flip-flop 30 described above, and is fed together with the output of the frequency divider 5 to the gate circuit 36. The gate circuit 36 receives the signal from the frequency divider 5.
Frequency based on FF35 output of 5kHz signal
Outputs a 2.5kHz (0/2N) rate signal. As a result, Doppler signals corresponding to each depth are extracted. This rate signal is applied to a random access memory (RAM) 3 having an address structure as shown in FIG.
7 as a scanning control signal. That is,
For example, the RAM 37 has 64×64 addresses “1,
1” “1,2” ~ “1,64” “2,1” ~ “6
4,64'', and the output of the filter 17 is digitized and written via an A/D converter 38 to each address. Incidentally, information writing into the RAM 37 and reading which will be described later are controlled by a 400 kHz clock signal output from a clock oscillator 39.
Therefore, the ultrasound information obtained by one scan is sequentially converted into digital data and assigned to addresses "1,1", "1,
2" to "1,64" in sequence. Then, the next obtained ultrasonic one-scanning information is changed in line under the control from the gate circuit 36 and written in addresses "2,1", "2,2", "2,3" to "2,64". It will be done. Similarly, the 64th one-scan information is obtained from addresses "64,1", "64,2" to "64,6".
4” is written. In this case, the clock frequency is 400kHz, and the time required to write one scan information to one row of memory address is 64kHz.
Therefore, it is approximately 160 μs. This corresponds to a depth of approximately 0 to 12 cm at the observation site in one scan.
In addition, this Doppler scanning and B-mode scanning for tomographic image observation are performed alternately, and the rate interval between each is 400 μs.
It is becoming. Therefore, all information is written to all addresses (64×64) in the RAM 37 in 25.6 ms. It goes without saying that each address position corresponds to the depth of the observed region.

一方、上記の如く書き込まれた情報は、今度は
列毎に順次アドレス指定されて読み出される。こ
の読み出しは先に説明したように400kHzのクロ
ツク信号によつて行われる。即ち、先ずアドレス
「1,1」「2,1」「3,1」〜「64,1」の
情報が列方向に読み出され、次にアドレス「1,
2」「2,2」「3,2」〜「64,2」の情報が
読み出される。しかして上記アドレスの一列に亘
つて読み出された情報系列の同一深さ、つまり同
じ観測部位でのドプラ偏位を受けた信号の時間経
緯を示したものとなり、従つて前述したようにそ
の出力をD/A変換器40を介して復元したのち
フイルタ41を介して平滑化し、ZC42にて零
交差検出を行えばその検出結果は上記観測位置で
のドプラ偏移周波数となる。このようにしてメモ
リアドレスの各列、換言すれば複数の観測位置で
のドプラ偏移周波数が得られる。このとき、列の
読み出し周期を160μsに設定すると、1つの観測
位置でのドプラ偏移周波数の情報は160μs×64、
つまり10.24ms毎に読み出されることになる。
On the other hand, the information written as described above is now sequentially addressed column by column and read out. This readout is performed using a 400kHz clock signal as explained above. That is, first, information at addresses "1,1", "2,1", "3,1" to "64,1" is read out in the column direction, and then information at addresses "1,1", "3,1" to "64,1" is read out in the column direction.
Information of ``2'', ``2,2'', ``3,2'' to ``64,2'' is read out. Therefore, the same depth of the information series read out over a row of the above addresses, that is, the time course of the signal subjected to Doppler deviation at the same observation site, and therefore, as mentioned above, the output is restored via the D/A converter 40, smoothed via the filter 41, and zero-crossing detection is performed at the ZC 42, and the detection result becomes the Doppler shift frequency at the observation position. In this way, Doppler shift frequencies at each column of memory addresses, in other words at a plurality of observation positions, are obtained. At this time, if the column readout period is set to 160 μs, the Doppler shift frequency information at one observation position is 160 μs × 64,
In other words, it will be read every 10.24ms.

このようにして得られたドプラ偏移周波数の情
報はA/D変換器43を介してデジタル化され、
メモリ44に入力されている。このメモリ44は
前記400kHzのクロツク信号を分周器45を介し
て64分周された信号、つまり6.25kHzの信号にて
上記入力されたドプラ偏移周波数の情報を書き込
んでいる。しかるのち、メモリ44に書き込まれ
たドプラ偏移周波数の情報は400kHzの速度で読
み出され、D/A変換器46を介してアナログ信
号(振幅信号)に変換されたのち、表示装置47
に供給されて輝度変調されて表示されるようにな
つている。この表示装置47は前記分周器5から
のレート信号を受けて掃引走査するもので、上記
輝度変調された信号は観測部位に対応して表示さ
れることになる。即ち、各観測部位での血流速度
の大きさが輝度変調された明るさの情報として表
示される。尚、血流の流れの向きを表示する場
合、例えばカラー表示ブラウン管を用いて正方向
は赤表示、負方向は青表示と云うように色表示し
してもよい。またRAM37の出力を高速フーリ
エ変換して周波数分析し、その分析結果を直接的
にメモリ44に書き込むようにしてもよい。更に
は、表示装置47は、上記血流速度の情報と共に
Bモード走査によつて得られた断層像を同時に表
示するものであつても勿論よい。また上記ドプラ
観測する走査方向を可変設定してもよいことは当
然のことである。
The Doppler shift frequency information obtained in this way is digitized via the A/D converter 43,
It is input into the memory 44. This memory 44 writes information on the input Doppler shift frequency as a signal obtained by dividing the 400 kHz clock signal by 64 via a frequency divider 45, that is, a 6.25 kHz signal. Thereafter, the Doppler shift frequency information written in the memory 44 is read out at a speed of 400 kHz, converted to an analog signal (amplitude signal) via the D/A converter 46, and then displayed on the display device 47.
The brightness is modulated and displayed. This display device 47 receives the rate signal from the frequency divider 5 and performs sweep scanning, and the brightness-modulated signal is displayed in correspondence with the observed region. That is, the magnitude of the blood flow velocity at each observation site is displayed as brightness information that is luminance-modulated. When displaying the direction of blood flow, for example, a color display cathode ray tube may be used to display the positive direction in red and the negative direction in blue. Alternatively, the output of the RAM 37 may be subjected to fast Fourier transform to be subjected to frequency analysis, and the analysis results may be written directly into the memory 44. Furthermore, the display device 47 may of course display a tomographic image obtained by B-mode scanning together with the blood flow velocity information. Further, it is a matter of course that the scanning direction for the Doppler observation described above may be variably set.

ところで、上述したドプラ観測を心電計等に同
期させることによつて超音波診断領域の全域に亘
つて行うことができる。このようにすれば、例え
ばBモード走査によつて心臓の断層像を得、また
ドプラ走査により上記心臓内を流れる血液の循環
情報を得て、その変化の状態を時々刻々表示する
ことができる。
By the way, by synchronizing the above-mentioned Doppler observation with an electrocardiograph or the like, it is possible to perform it over the entire ultrasound diagnostic region. In this way, for example, a tomographic image of the heart can be obtained by B-mode scanning, information on the circulation of blood flowing in the heart can be obtained by Doppler scanning, and the state of change can be displayed moment by moment.

以下、第11図を参照してその説明を行う。
RAM37は先に第9図に示したものと同様なも
のであり、その出力はデジタル零交差計(DZC)
51に入力されてドプラ信号が求められている。
このDZC51はRAM37の出力、つまり前述し
たサンプリング値の零交差回数を求め、その結果
からドプラ偏移周波数を求めるものである。この
ドプラ偏移周波数は、クロツク発振器52により
400kHzの周波数で書き込み、読み出し制御され
るRAM53に供給されて、同RAM53のアド
レスに順次書き込まれている。またRAM53の
書き込みタイミングは波形整形回路54を介して
抽出された心電計(ECG)55の例えばR波に
同期確立されている。
The explanation will be given below with reference to FIG.
RAM37 is similar to the one shown in Figure 9 above, and its output is a digital zero cross meter (DZC).
51 and a Doppler signal is obtained.
This DZC 51 calculates the output of the RAM 37, that is, the number of zero crossings of the above-mentioned sampling value, and calculates the Doppler shift frequency from the result. This Doppler shift frequency is determined by the clock oscillator 52.
The data is supplied to the RAM 53, which is controlled for writing and reading at a frequency of 400 kHz, and is sequentially written to addresses in the RAM 53. Further, the writing timing of the RAM 53 is established in synchronization with, for example, the R wave of an electrocardiograph (ECG) 55 extracted via the waveform shaping circuit 54.

前記RAM53は、例えば第12図に示すよう
に(64×64×64)のアドレス構成を有する
ものである。しかしてECG55によつて第1心
拍のR波が得られたとき、RAM53は上記R波
に同期して前記DZC51から出力されるドプラ
偏移周波数の情報をアドレス「1,1,1」「1,
1,2」〜「1,1,64」に順次書き込む。即
ちRAM53のアドレス「1,1,1」には
RAM37のアドレス「1,1」「2,1」「3,
1」〜「64,1」の情報から得られたドプラ偏
移周波数の情報が書き込まれ、同様にしてアドレ
ス「1,1,2」にはRAM37のアドレス
「1,2」「2,2」「3,2」〜「64,2」の
情報から得られたドプラ信号が書き込まれる。そ
して次のレートには、RAM37から読み出され
た情報から得られたドプラ信号は、RAM53の
アドレス「2,2,1」「2,2,2」「2,2,
3」〜「2,2,64」に順次書き込まれる。更
には次のレートにはRAM53のアドレス「3,
3,1」「3,3,2」「3,3,3」〜「3,
3,64」に順次書き込まれる。そして前記
ECG55によつて第2の心拍が検出されたとき、
今度はアドレス「1,2,1」「1,2,2」〜
「1,2,64」から始まつて、アドレス「2,
3,1」「2,3,2」〜「2,3,64」、そし
て「3,4,1」「3,4,2」〜「3,4,6
4」、更にはアドレス「64,1,1」「64,
1,2」〜「64,1,64」と順次ドプラ偏移
周波数の情報が書き込まれる。
The RAM 53 has, for example, an address structure of (64×64×64) as shown in FIG. When the R wave of the first heartbeat is obtained by the ECG 55, the RAM 53 stores information on the Doppler shift frequency output from the DZC 51 in synchronization with the R wave at addresses "1, 1, 1" and "1". ,
1, 2" to "1, 1, 64" in sequence. In other words, the address "1, 1, 1" of RAM 53 has
RAM37 address “1,1” “2,1” “3,
Information on the Doppler shift frequency obtained from the information from ``1'' to ``64,1'' is written, and in the same way, addresses ``1, 2'' and ``2, 2'' of the RAM 37 are written to addresses ``1, 1, 2''. The Doppler signal obtained from the information "3,2" to "64,2" is written. Then, at the next rate, the Doppler signal obtained from the information read from the RAM 37 is transmitted to the RAM 53 addresses "2, 2, 1""2, 2, 2""2, 2,
3" to "2, 2, 64" in sequence. Furthermore, the address “3,” of RAM53 is set to the next rate.
3,1” “3,3,2” “3,3,3” ~ “3,
3, 64''. and said
When a second heartbeat is detected by ECG55,
This time the address “1, 2, 1” “1, 2, 2” ~
Starting from "1, 2, 64", the address "2,
3,1”, “2,3,2” to “2,3,64”, and “3,4,1”, “3,4,2” to “3,4,6”
4”, and further addresses “64,1,1”, “64,
Doppler shift frequency information is sequentially written from "1, 2" to "64, 1, 64".

このようにして64の心拍に同期してRAM5
3のアドレス(64×64×64)に全てドプラ
偏移周波数の情報の書き込みが終了したとき、ア
ドレス「1,1,1」から「1,64,64」に
至る第1の領域には心拍を得て、第1番目の状態
における全診断領域のドプラ偏移周波数によつて
示される血流速の状報が収納される。またアドレ
ス「2,1,1」から「2,64,64」に至る
第2の領域には心拍の入力タイミングを基準とし
た第2番目の状態における全診断領域の血流速の
情報が収納される。以下同様にしてRAM53の
各メモリ領域には、それぞれ時間経過に応じた全
診断領域の血流速の情報が収納される。
In this way, RAM5 is synchronized with 64 heartbeats.
When all Doppler shift frequency information has been written to addresses 3 (64 x 64 x 64), the first area from addresses ``1, 1, 1'' to ``1, 64, 64'' contains heartbeats. The blood flow velocity information indicated by the Doppler shift frequency of the entire diagnostic region in the first state is stored. In addition, the second area from address "2,1,1" to "2,64,64" stores information on blood flow velocity in all diagnostic areas in the second state based on the input timing of heartbeat. be done. Similarly, each memory area of the RAM 53 stores information on the blood flow velocity of all diagnostic areas over time.

しかして、Bモード走査によつて得られる断層
像の状態に応じて前記RAM53のメモリ領域を
指定し、同領域に収納されたドプラ偏移周波数の
情報を読み出して画像表示すれば、その画像は表
示された断層像に対応した全診断領域の血流速情
報像となる。尚、上記各像を表示装置56にて表
示するに際しては、例えば断層像を輝度変調して
白色で表示し、正方向及び負方向の血流速を輝度
変調した赤及び青色表示するようにすればよい。
このようにすれば、例えば心臓の動きと同時に変
化を容易に把握することができ、特に循環器系の
診断医学に絶大なる効果を発揮する。
Therefore, if the memory area of the RAM 53 is designated according to the state of the tomographic image obtained by B-mode scanning, and the Doppler shift frequency information stored in the same area is read out and displayed, the image will be displayed. This becomes a blood flow velocity information image for the entire diagnostic region corresponding to the displayed tomographic image. When displaying each of the above images on the display device 56, for example, the tomographic image may be brightly modulated and displayed in white, and the blood flow velocities in the positive direction and negative direction may be displayed in red and blue with brightness modulation. Bye.
In this way, for example, it is possible to easily grasp changes in the movement of the heart at the same time, and it is particularly effective in diagnostic medicine of the circulatory system.

尚、心臓は心拍毎に全く同じ動きをするとは限
らない。従つて上記結出を複数回繰り返して行
い、その平均を求めることによつて十分精度の高
い情報を得ることができる。また前記した条件を
もつてRAM53の一行アドレス、例えば「1,
1,1」から「1,1,64」にドプラ偏移周波
数を書き込むとすれば、その所要時間は400μs×
64=25.6msとなる。従つてRAM53の各領域
のドプラ偏移周波数は25.6msの時間をそれぞれ
経過したものとなつている。つまり第1の領域に
収納された情報(ドプラ偏移周波数)は、例えば
時刻零、第2の領域のものは25.6ms後、第3の
領域のものは51.2ms後と云うようになつている。
従つて、血流速度の分布状態を25.6ms毎の変化
として読み出し、表示することができる。故に
RAM53からの信号読み出しクロツク周波数は
160kHz以上であればよく、例えば200kHz、
400kHzのクロツク信号を用いれば十分余裕をも
つて読み出すことができる。
Note that the heart does not necessarily move in exactly the same way every heartbeat. Therefore, sufficiently accurate information can be obtained by repeating the above calculation several times and calculating the average. Also, with the above-mentioned conditions, one row address of the RAM 53, for example "1,
If you write the Doppler shift frequency from "1,1" to "1,1,64", the time required is 400μs×
64=25.6ms. Therefore, the Doppler shift frequency of each area of the RAM 53 is determined after a period of 25.6 ms has elapsed. In other words, the information (Doppler shift frequency) stored in the first area is, for example, at time zero, the information in the second area is 25.6ms later, and the information in the third area is 51.2ms later. .
Therefore, the distribution state of blood flow velocity can be read out and displayed as changes every 25.6 ms. Therefore
The signal reading clock frequency from RAM53 is
It only needs to be 160kHz or higher, for example 200kHz,
If a 400kHz clock signal is used, reading can be performed with sufficient margin.

以上述べたように本発明によれば、次のような
絶大なる利点・効果を奏する。
As described above, the present invention provides the following tremendous advantages and effects.

先ず、唯一の超音波探触子を兼用して、リアル
タイム断層像と共にドプラ効果による血流速度情
報を同時に観測することができる。また必要に応
じては上記ドプラ効果からMモード信号を得るこ
とができる。その上、一つの探触子を片手だけで
使用することができるので、その操作性が極めて
良好であり、また所望とする位置の断層像及びそ
の中に位置する必要部位の血流速度情報を容易に
得ることができる。また同一の探触子を使用して
前述した2種類の診断情報を得る為、形状の小型
化をはかり得る。同時に従来装置のようにアーム
やポテンシヨメータ、演算回路等の複雑な構成要
素を不要とし、簡易に実現できる。本発明によれ
ば断層像とドプラ偏移周波数を得るための超音波
ビームの経路が同じであるために、アームやポテ
ンシヨメータ、演算回路の誤差はもちろんビーム
の経路の違いによる音速の差による誤差を生じる
ことがなく、音速のいかんにかかわらず正確な位
置における血流速を検出でき、信頼性の高い診断
を行い得る。更に、断層像とドプラ偏移周波数を
得るためのビーム経路が同じであるため、断層像
の観測によりドプラ偏移周波数を得るためのが十
分検出されているか否かを確認できる。断層像で
ドプラ偏移周波数を検出しようとする位置が描写
されていればその位置のドプラ偏移周波数は確実
に得られることになる。また血流情報を得ている
部分の表示には、リアルタイム断層像の表示を行
つている走査線を用いればよいので、測定部位を
表示する為の格別な走査回路が全く不要である。
従つて位置検出のための機構、演算回路も含めて
回路構成を簡略化することができ、安価に制作
し、実現することができる。さらに、基準波信号
とレートパルスとが同じ基準発振器からの信号を
それぞれ用いているので、たとえ基準発振器が不
安定になつても基準波信号とレートパルスとの位
相は常に一定であるので、基準波信号とレートパ
ルスとのゆらぎによる為のドプラ偏移周波数は発
生しない。
First, by using the only ultrasound probe, it is possible to simultaneously observe real-time tomographic images and blood velocity information due to the Doppler effect. Furthermore, if necessary, an M-mode signal can be obtained from the Doppler effect. Furthermore, since one probe can be used with only one hand, its operability is extremely good, and the tomographic image of the desired position and blood flow velocity information of the necessary parts located within it can be obtained. can be obtained easily. Furthermore, since the two types of diagnostic information described above are obtained using the same probe, the size can be reduced. At the same time, unlike conventional devices, complicated components such as arms, potentiometers, and arithmetic circuits are not required, making it easy to implement. According to the present invention, since the path of the ultrasound beam to obtain the tomographic image and the Doppler shift frequency is the same, errors in the arm, potentiometer, and calculation circuit are caused by differences in sound speed due to differences in the beam path. Blood flow velocity at an accurate position can be detected regardless of the sound velocity without causing any errors, and highly reliable diagnosis can be performed. Furthermore, since the beam path for obtaining the tomographic image and the Doppler shift frequency are the same, it can be confirmed by observing the tomographic image whether or not the beam path for obtaining the Doppler shift frequency has been sufficiently detected. If the position where the Doppler shift frequency is to be detected is depicted in the tomographic image, the Doppler shift frequency at that position can be reliably obtained. Furthermore, since the scanning line used to display the real-time tomographic image can be used to display the area where blood flow information is obtained, a special scanning circuit for displaying the measurement site is not required at all.
Therefore, the circuit configuration including the position detection mechanism and arithmetic circuit can be simplified, and it can be manufactured and realized at low cost. Furthermore, since the reference wave signal and rate pulse use signals from the same reference oscillator, even if the reference oscillator becomes unstable, the phase of the reference wave signal and rate pulse will always remain constant, so the reference wave signal and rate pulse will remain constant. No Doppler shift frequency is generated due to fluctuations between the wave signal and the rate pulse.

尚、本発明は実施例に限定されるものではな
い。例えば超音波信号のレート周波数や基準発振
周波数、またメモリへの書き込み、読み出し周波
数等は使用に応じて定めればよい。またメモリの
アドレス構成やドプラ偏移周波数検出手段も適宜
定めればよい。更には上記実施例ではセクタスキ
ヤン方式のものについて述べたが、リニアスキヤ
ン方式のものであつても勿論よい。また簡易な装
置にあつては、全診断領域の血流速情報を2次元
的にのみ求めてもよい。要するに本発明の要旨を
逸脱しない範囲で変形して実施できる。
Note that the present invention is not limited to the examples. For example, the rate frequency of the ultrasonic signal, the reference oscillation frequency, the frequency of writing to and reading from the memory, etc. may be determined depending on the use. Furthermore, the address structure of the memory and the Doppler shift frequency detection means may be determined as appropriate. Further, in the above embodiments, a sector scan system was described, but a linear scan system may of course be used. Furthermore, in the case of a simple device, blood flow velocity information for the entire diagnostic region may be obtained only two-dimensionally. In short, the invention can be modified and implemented without departing from the gist of the invention.

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

第1図は従来装置の問題点を説明する為の図、
第2図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第
3図は第2図に示す装置の作用を示す各部の信号
波形図、第4図は繰り返しパルス信号を示す図、
第5図は探触子と超音波信号の走査方向との関係
を示す図、第6図はBモード走査とドプラ走査の
切換と超音波信号波形を示す図、第7図は本発明
の他の実施例を示す要部概略構成図、第8図は第
7図に示す装置の作用を示す信号波形図、第9図
は本発明の更に別の実施例を示す要部概略構成
図、第10図は第9図に示すRAMのアドレス構
成図、第11図は本発明の更にまた別の実施例を
示す要部概略構成図、第12図は第11図に示す
RAMのアドレス構成図である。 1…基準発振器、2,4…分周器(基準周波
数)、5…分周器、7a,7b,〜,7n…遅延
回路、8a,8b,〜,8n…パルサ、9a,9
b,〜,9n…超音波振動子、11a,11b,
〜,11n…遅延回路、12…加算合成器、13
…検波器、14…表示装置、15,16…ミク
サ、17,18…フイルタ、19…位相比較器、
20…レンジゲート回路、21,22…単安定マ
ルチバイブレータ、23…フイルタ(BPF)、2
6…探触子(電気音響変換素子)、30…フリツ
プフロツプ、31…ゲート回路、32a,32
b,〜,32n…零交差検出器、36…ゲート回
路、37…RAM、39…クロツク発振器、42
…零交差検出器、44…メモリ、51…デジタル
零交差検出器、53…RAM、54…波形整形回
路、56…心電計(ECG)。
Figure 1 is a diagram to explain the problems of conventional equipment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part showing the operation of the device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing a repetitive pulse signal.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the probe and the scanning direction of the ultrasound signal, FIG. 6 is a diagram showing switching between B-mode scanning and Doppler scanning, and the ultrasound signal waveform, and FIG. 7 is a diagram showing the ultrasound signal waveform. FIG. 8 is a signal waveform diagram showing the operation of the device shown in FIG. 7; FIG. 9 is a schematic diagram of the main part showing yet another embodiment of the present invention; 10 is an address configuration diagram of the RAM shown in FIG. 9, FIG. 11 is a schematic configuration diagram of main parts showing yet another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is shown in FIG. 11.
FIG. 3 is a RAM address configuration diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Reference oscillator, 2, 4... Frequency divider (reference frequency), 5... Frequency divider, 7a, 7b, ~, 7n... Delay circuit, 8a, 8b, ~, 8n... Pulser, 9a, 9
b, ~, 9n... Ultrasonic transducer, 11a, 11b,
~, 11n...delay circuit, 12...addition synthesizer, 13
...Detector, 14...Display device, 15, 16...Mixer, 17, 18...Filter, 19...Phase comparator,
20... Range gate circuit, 21, 22... Monostable multivibrator, 23... Filter (BPF), 2
6... Probe (electroacoustic conversion element), 30... Flip-flop, 31... Gate circuit, 32a, 32
b, ~, 32n... Zero crossing detector, 36... Gate circuit, 37... RAM, 39... Clock oscillator, 42
...Zero crossing detector, 44...Memory, 51...Digital zero crossing detector, 53...RAM, 54...Waveform shaping circuit, 56...Electrocardiograph (ECG).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基準信号を発振する基準信号発振部と、この
基準信号を分周してレート周波数信号を発生する
分周部と、複数の配列された超音波振動子を含
み、走査方向に沿つて送波し、その反射信号を受
波する単一の超音波探触子と、前記超音波探触子
の走査方向を順次変化させるBモード走査と前記
超音波探触子の予め設定された走査方向のドプラ
走査とを前記レート周波数信号に応じて交互に繰
り返し行う走査部と、前記Bモード走査によつて
得られた反射信号を検波し、前記変化させた走査
方向に対応して表示するBモード表示部と、前記
ドプラ走査によつて得られた反射信号と前記基準
信号とをミキシングして、この反射信号と前記基
準信号との差周波数からドプラ信号を得るドプラ
信号処理部と、このドプラ信号処理部からのドプ
ラ信号をその発生深さに対応して複数抽出する抽
出手段と、この抽出手段により抽出された複数の
ドプラ信号を表示するドプラ信号表示部とを備え
たこーを特徴とする超音波診断装置。
1 includes a reference signal oscillation unit that oscillates a reference signal, a frequency dividing unit that divides the frequency of this reference signal to generate a rate frequency signal, and a plurality of arrayed ultrasonic transducers, and transmits waves along the scanning direction. A single ultrasonic probe that receives the reflected signal, B-mode scanning that sequentially changes the scanning direction of the ultrasonic probe, and a preset scanning direction of the ultrasonic probe. a scanning unit that alternately and repeatedly performs Doppler scanning according to the rate frequency signal; and a B-mode display that detects a reflected signal obtained by the B-mode scanning and displays it in accordance with the changed scanning direction. a Doppler signal processing section that mixes the reflected signal obtained by the Doppler scanning and the reference signal and obtains a Doppler signal from the difference frequency between the reflected signal and the reference signal; An ultrasound system characterized by comprising: an extraction means for extracting a plurality of Doppler signals from a part of the body in accordance with their generation depth; and a Doppler signal display section for displaying a plurality of Doppler signals extracted by the extraction means. Diagnostic equipment.
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JPS5346188A (en) * 1976-10-06 1978-04-25 Hoffmann La Roche Ultrasonic directional doppler device

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