JPH0256097B2 - - Google Patents

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JPH0256097B2
JPH0256097B2 JP60069939A JP6993985A JPH0256097B2 JP H0256097 B2 JPH0256097 B2 JP H0256097B2 JP 60069939 A JP60069939 A JP 60069939A JP 6993985 A JP6993985 A JP 6993985A JP H0256097 B2 JPH0256097 B2 JP H0256097B2
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JP
Japan
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prf
reflector
ultrasonic
pulse
velocity
Prior art date
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JP60069939A
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JPS61228839A (ja
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Chihiro Kasai
Masanori Kunida
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波ドプラ装置、特に超音波のドプ
ラ信号を用いて運動反射体の速度を正確に測定表
示する超音波ドプラ装置に関する。
[従来の技術] 近年、超音波によるイメージング画像に加え、
運動する反射体、例えば心臓内あるいは血管内の
血流の速度、渦流等を観測するために、超音波ド
プラ装置が用いられている。該超音波ドプラ装置
は、キヤリアで変調されたパルス超音波を生体内
に放射し、該パルスの送受信の時間から生体内の
臓器の位置を測定するとともに、キヤリアの周波
数偏移から生体内の運動反射体の速度あるいは速
度の方向等を測定する。
しかし、前記従来の超音波ドプラ装置では測定
可能な最大速度に限界がある。すなわち、第2図
aに示される送信超音波パルスは、第2図bに示
されるパワースペクトラムで表わされ、図に示さ
れるように、中心周波数f0に対して周波数f0±
(1/T)の側帯波が存在する。従つて、中心周
波数f0が1/2T以上偏移すると第1側帯波と中心
周波数との区別ができなくなるので、実際には周
波数f0±(1/2T)のキヤリア通過域、すなわちド
プラシフト許容範囲に最高速度が限定される。
そして、前記f0±(1/2Ts)のドプラシフト許容
範囲に第1側帯波が混入することは、一般に折返
し現象と呼ばれており、第3図aの一点鎖線で示
される位置にキヤリアが偏移した場合には、第3
図bに示されるように、周波数f0±(1/2T)を超
える速度成分が消えてしまい、反対側の周波数f0
−(1/2Ts)の位置近傍に第1側帯波の成分が現
われ、速度の正確な測定ができなかつた。
そこで、このような問題を解決し測定可能な速
度を高めるために、パルス繰返し周波数(Pulse
Repetion Frequency以下PRFという)Fの高い
パルス超音波を用いてドプラ偏移の許容範囲を増
大させることが提案されている。
すなわち、前述したTは1/Fで表わされてい
るので、ドプラシフト許容範囲は周波数f0を中心
として±F/2の範囲となり、従つて、PRFを
高くすればドプラシフト許容範囲も大きくなるこ
とが理解される。
[発明が解決しようとする問題点] 従来技術の問題点 しかしながら、PRFを高くすれば運動反射体
までの往復の伝搬時間Tsに生じる本来の受信エ
コーの他に疑似的エコーが発生する現象いわゆる
アンビギユイテイが生じる。すなわち、PRFの
逆数Trが往復の伝搬時間Tsより大きい場合には、
第4図aに示されるようにアンビギユイテイは生
じないが、TrがTsより小さくなると、第4図c,
eに示されるように、往復の伝搬時間Ts間に本
来の受信エコーEの他にいくつかの反射エコー
E1,E2…が存在することとなり、受信信号を取
り込む際の取込み位置の確定が困難になるという
問題があつた。
また、任意の深さの運動反射体の速度を観測し
ようとするときに、その運動反射体の往復の伝搬
時間あるいはこれを整数倍で割つた時間にPRF
の逆数を一致させると、第5図に示されるよう
に、送信パルスと受信パルスが重なり反射エコー
が受信できなくなるという問題があつた。この点
については、第5図eに示されるように、往復の
伝搬時間Tsを避けてパルス繰返し周波数の逆数
Trを設定すれば良い。
以上説明したように、測定速度の限界をなくす
ためにはPRFの高い超音波パルスを送信する必
要があるが、PRFが高ければ高いほどアンビギ
ユイテイが生じ運動反射体からの受信エコーの取
込みが煩雑となるので、運動反射体の速度を測定
する場合には、測定しようとする速度の最大速度
まで有効に計れる最小のPRFを用い、かつその
PRFの逆数Trが反射体までの往復の伝搬時間Ts
と重ならないPRFにて超音波の送受信を行うこ
とが最適であることが理解される。
発明の目的 本発明は前記従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、運動反射体の予想される最
高速度が計れるPRFのうちアンビギユイテイを
小さくするため最小のPRFであるような最適な
もので、かつ送受信パルスとの重なりを避けた
PRFを選択して超音波の送受信を行う超音波ド
プラ装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段及び作用] 前記問題点を解決するために、本発明は、ドプ
ラ周波数偏移を受けた超音波エコーから運動反射
体の速度を計測する超音波ドプラ装置において、
TrをPRFの逆数、Tsを反射体まででの往復の伝
搬時間、τを送信パルス長、Taを送信パルス緩
和時間、Tbを受信パルスが飽和した時に元に復
帰する時間として、PRFの逆数Trが Tr>Ts+τ+Ta/n、又は Tr<Ts−(τ+Tb)/n (nは最適なパルス繰返し周波数に相当する整
数)の条件を満す範囲内で、かつ運動反射体の最
高速度を測定可能とする最適なパルス繰返し周波
数で超音波の送受信を行うことを特徴とする。そ
して、前記整数nは運動反射体の最大速度が計れ
る値に設定され、また超音波の送受信が重複する
条件、 Ts−(τ+Tb)/n<Tr<Ts+τ+Ta/n の範囲を避けてPRFが設定されるので、運動反
射体の測定速度に限界のない最適なPRF超音波
を生体内に送受信することができ、ドプラ周波数
偏移を受けた超音波エコーを取り込む際のアンビ
ギユイテイと、送信と受信の重なりを避け、運動
反射体の正確な速度の計測が可能となる。
[実施例] 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。
第1図には本発明に係る超音波診断装置のブロ
ツク図が示されており、安定した高周波信号を発
生する発振器10の出力はデイバイダ12を介し
てパルス発生器14に入力され、該パルス発生部
14によつて発振周波数を分周したPRF信号が
得られる。
本発明において特徴的なことは、運動反射体の
予想される最高速度に最適なPRFかつ送受信波
の重なりを避けたPRFで超音波の送受波を行う
ことであり、まず、超音波の送受信が重ならない
ようにするため、PRFの逆数Trを運動反射体ま
での超音波の往復の伝搬時間Tsと等しくならな
いようにすることが必要である。第6図aには、
送信波のTrが反射体までの往復伝搬時間Tsと等
しくなることを避けた状態が示され、図に示され
るように、送信波は送信パルス長τと送信パルス
緩和時間Taとを合せた時間に形成される波形の
繰返しとなつており、このような送信波と受信波
が重なる状態を避けるためには第6図b,cで示
される位置に受信波がくるように超音波送信波の
繰返し周波数を設定する。すなわち、受信波は送
信パルス長τと送信パルスが飽和したときにパル
スが元に復帰する時間Tbとを加えた時間の波形
の繰返しとなるので、PRFの逆数TrはTs+τ+
Taより大きくするか又はTs−(τ+Tb)より小
さくするかのどちらかでなければならない。この
場合、第6図bは運動反射体の速度に合せて
PRFを少し小さくしたもの、cはPRFを少し大
きくしたものに相当する。そして、τとTaとTb
は送信パルスによつて定まる値であるから、前述
した条件でPRFを決定するためには、反射体ま
での往復の伝搬時間Tsを考慮すれば良い。
次に、運動反射体の予想される最高速度に最適
なPRFを選択択するためには、その予想される
最高速度に対応したn(整数)を設定すれば良く、
該整数nを自動的あるいは手動的に選択すること
によつて運動反射体の速度に適したPRFを選ぶ
ことが可能である。
従つて、PRFを選択するために必要なデータ
は、測定しようとする運動反射体までの往復伝搬
時間Tsと運動反射体の最高速度で決定される整
数nの2個となり、実際上、例えばBモード画像
上に表示された断層像で選択された部位の速度を
測定する場合には、反射体までの往復の伝搬時間
Tsは特定部位を選択することによつて求められ、
また整数nは選択された部位における運動反射体
の最高速度を予想することにより得られる。
第7図には往復の伝搬時間Tsと整数値nとに
よつて定まるPRFの範囲が示されており、測定
可能な最大速度はPRFに比例するので、図にお
いて、PRFは同時に測定可能な最高流速を示し、
また横軸の往復の伝搬時間Tsはトランスデユー
サから運動反射体までの距離を示すものである。
本実施例では、PRFの超音波の送受信をする
場合に生じるアンビギユイテイをできるだけ小さ
くするため、PRFの逆数Trが、 Tr>Ts+τ+Ta/n、又はTr<Ts−(τ+Tb)/n の範囲内にあるPRFのうち取り得る最小値に設
定する。すなわち、往復の伝搬時間Ts=tでか
つn=2の場合には、第7図に示される実線10
0上にPRFの値を設定することが可能であるが、
実際上は発振器を分周してPRFを得るため実線
100上の飛び飛びの所定値を取ることになる。
従つて、この実線100上で最小のPRF値はp
となり、PRF=pで超音波を生体内に送受信す
ることにより不必要な反射エコーからのアンビギ
ユイテイを小さく押えて運動反射体の正確な速度
を求めることが可能となる。
以上のようなPRFの設定のため演算は、制御
部16の制御信号に基づいてパルス発生部14で
行われており、例えばパルス発生部14内にマイ
クロコンピユータを組み込んで、Ts−(τ+Tb)/n <1/PRF<Ts+τ+Tb/nの範囲内のPRFを避けた 上で、この範囲に最も近いPRFの高い方を選定
するようにプログラムを組んでおくことにより、
測定しようとする速度に最適なPRFを簡単に選
択することができる。
このようにして選択されたPRFのパルス信号
はドライバ18を介してトランスデユーサ20に
入力されており、該トランスデユーサ20により
PRFの高い超音波が生体内に放射される。そし
て、前記トランスデユーサ20により受信された
超音波エコーの受信信号は増幅部22に入力さ
れ、デイバイダ12から出力される同期信号に基
づいて増幅された該該受信信号はサンプルホール
ド器24に入力されており、該サンプルホールド
器24にてパルス発生部14のパルス発生信号と
制御部16の制御信号に基づいて運動反射体から
の受信信号は確実にサンプルホールドされる。該
サンプルホールド器24から出力された受信信号
は信号処理部26に入力されてそのキヤリア周波
数偏移の測定が行われ、運動反射体の速度が演算
処理され表示部28に表示される。前述した信号
処理部26と表示部28にもパルス発生部14か
ら出力されるパルス発生信号と制御部16から出
力される制御信号が入力されており、PRFの変
更に応じた信号処理の最適化を行つているので、
測定されるべきすべての運動反射体の速度の測定
を自動的に行うことができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、 Tr>Ts+τ+Ta/n、又は Tr<Ts−(τ+Tb)/n の範囲内にPRFの逆数Trが設定され、かつ運動
反射体の最高速度を測定可能とする最適なPRF
で超音波の送受波を行うようにしたので、PRF
の高い超音波を送受信するときに生じるアンビギ
ユイテイと送受信波の重複を避け、測定速度の限
界にない最適なPRFの高い超音波に基づいて運
動反射体の速度の正確な測定を行うことが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超音波ドプラ装置の好適
な実施例を示すブロツク図、第2図は超音波の送
信パルスとそのパワースペクトラムを示す説明
図、第3図は測定されるキヤリアのドプラシフト
許容範囲を超えた場合を示す説明図、第4図は
PRFの高い超音波によつて生じるアンビギユイ
テイを示す説明図、第5図は送信波と受信波が重
なる状態を示す説明図、第6図は本発明に係る超
音波送信波を示す説明図、第7図は設定される
PRFの範囲を示す説明図である。 10……発振器、14……パルス発生部、16
……制御部、20……トランスデユーサ、24…
…サンプルホールド器、26……信号処理部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ドプラ周波数偏移を受けた超音波エコーから
    運動反射体の速度を計測する超音波ドプラ装置に
    おいて、パルス繰返し周波数の逆数Trが反射体
    までの往復の伝搬時間Tsと送信パルス長τと送
    信パルス緩和時間Ta又は送信パルスが飽和した
    ときに元に復帰する時間Tbとの間に、Tr>(Ts
    τ+Ta)/n、又はTr<{Ts−(τ+Tb)}/n
    (nは最適なパルス繰返し周波数に相当する整数)
    の条件を満たす範囲内でかつ運動反射体の最高速
    度を測定可能とする最適なパルス繰返し周波数で
    超音波の送受信を行うことを特徴とする超音波ド
    プラ装置。 2 特許請求の範囲1記載の装置において、前記
    Tr<{Ts−(τ+Tb)}/nの範囲内のパルス繰返
    し周波数のうち取り得る最小値にパルス繰返し周
    波数が設定されるようにした超音波ドプラ装置。
JP6993985A 1985-04-04 1985-04-04 超音波ドプラ装置 Granted JPS61228839A (ja)

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JPS63200741A (ja) * 1987-02-16 1988-08-19 横河メディカルシステム株式会社 超音波パルスドプラ法
US6900877B2 (en) 2002-06-12 2005-05-31 Asm American, Inc. Semiconductor wafer position shift measurement and correction

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5683336A (en) * 1979-12-13 1981-07-07 Tokyo Shibaura Electric Co Urtrasonic diagnosis apparatus

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