JPH0324861B2 - - Google Patents

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JPH0324861B2
JPH0324861B2 JP61264969A JP26496986A JPH0324861B2 JP H0324861 B2 JPH0324861 B2 JP H0324861B2 JP 61264969 A JP61264969 A JP 61264969A JP 26496986 A JP26496986 A JP 26496986A JP H0324861 B2 JPH0324861 B2 JP H0324861B2
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Japan
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complex
signal
doppler
frequency
circuit
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Inventor
Takemitsu Harada
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Hitachi Ltd
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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診断装置、特に生体内部
の血流などの運動反射体を検出して血流速度、血
流量などを測定し、運動部の速度状況を画像表示
するための改良された超音波ドプラ診断装置に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is an ultrasonic Doppler diagnostic device, in particular, detects movement reflectors such as blood flow inside a living body to measure blood flow velocity, blood flow volume, etc. The present invention relates to an improved ultrasonic Doppler diagnostic device for displaying an image of the velocity status of a vehicle.

[従来の技術] 一定の繰返し周波数でパルス波を放射して被検
体内の反射体からの反射波を受信し、これら受信
信号の受信周波数の偏移を検出し、反射体の速度
検出、表示するパルスドプラ装置が広く用いられ
ている。
[Prior art] Pulse waves are emitted at a constant repetition frequency, reflected waves from a reflector within the object are received, and shifts in the reception frequency of these received signals are detected to detect and display the velocity of the reflector. Pulsed Doppler equipment is widely used.

このような装置では、一般に一定の送信繰返し
周波数(繰返し周期の逆数)の下では、あいまい
なく検出可能な運動反射体の速度には、周知のよ
うにサンプリング定理に基づいた上限値が存在す
る。
In such a device, generally under a constant transmission repetition frequency (reciprocal of the repetition period), the velocity of the moving reflector that can be unambiguously detected has an upper limit based on the sampling theorem, as is well known.

すなわち、反射体の速度によるドプラ周波数に
比較して低い繰返し周波数、つまり長い周期で超
音波を放射すると、いわゆる折返し現象が生じ、
ドプラ周波数は低周波数側に折り返されて速度の
判別が困難となる。
In other words, when ultrasonic waves are emitted at a repetition frequency lower than the Doppler frequency due to the speed of the reflector, that is, at a long period, a so-called folding phenomenon occurs.
The Doppler frequency is folded back to the lower frequency side, making it difficult to determine the speed.

例えば、第5図に示されるように、低速度の血
流からのドプラ信号100は検出可能な±Vnax
範囲にあるが、高速度の血流からのドプラ信号2
00は、+Vnaxの上限を越えて折り返され、−
Vnaxの上側に信号201として現れることにな
る。従つて、一定速度以上の高速度血流の検出は
困難となり、送信繰返し周波数によつて検出速度
に限界が生じることになる。
For example, as shown in FIG. 5, the Doppler signal 100 from low velocity blood flow has a detectable ±V nax
Doppler signal from within range but high velocity blood flow 2
00 wraps past the upper limit of +V nax and -
It will appear as a signal 201 above V nax . Therefore, it becomes difficult to detect high-velocity blood flow exceeding a certain velocity, and the detection speed is limited by the transmission repetition frequency.

そして、速度の方向を判別するシステムにおい
ては、この折返し現象を生じさせないで検出可能
な最大ドプラ周波数fdnaxと繰返し周波数frとの
関係は次式で表される。
In a system for determining the direction of velocity, the relationship between the maximum Doppler frequency fd nax that can be detected without causing this aliasing phenomenon and the repetition frequency fr is expressed by the following equation.

fdnax=1/2fr ……(1) また、検出可能な最大速度Vnaxは次式で表さ
れる。
fd nax = 1/2fr (1) Moreover, the maximum detectable speed V nax is expressed by the following formula.

Vnax=1/4cosθ・fr/f0 ……(2) ここでf0は放射する超音波の中心周波数であ
り、またθは血流と超音波ビームのなす角度であ
る。
V nax = 1/4 cos θ·f r /f 0 (2) where f 0 is the center frequency of the radiated ultrasound, and θ is the angle between the blood flow and the ultrasound beam.

[発明が解決しようとする問題点] 従つて、前記(2)式から理解されるように、最大
検出速度を上げるためには送信繰返し周波数frを
上げるか、または送信の中心周波数f0を下げる必
要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, as can be understood from equation (2) above, in order to increase the maximum detection speed, it is necessary to increase the transmission repetition frequency fr or lower the transmission center frequency f0. There is.

しかしながら、送信繰返し周波数frは診断距離
に応じて選定されており、この周波数を上げれば
サンプリング周期との関係から遠距離からの反射
エコーを実際に検出することが困難になるので、
診断距離が短くなる。一方、送信の中心周波数f0
を下げれば、パルス幅の狭い送信波を形成するこ
とが困難なばかりでなく鋭い放射ビームを形成す
ることができず、距離分解能、方位分解能の劣化
を招くことになる。このように、従来のパルスド
プラ法を用いたドプラ診断装置では、生体深部の
高速血流などに対してその位置と速度を同時に確
定できないという問題があつた。
However, the transmission repetition frequency fr is selected according to the diagnostic distance, and if this frequency is increased, it will become difficult to actually detect reflected echoes from a long distance due to the relationship with the sampling period.
Diagnostic distance becomes shorter. On the other hand, the center frequency of transmission f 0
If the value is lowered, it is not only difficult to form a transmission wave with a narrow pulse width, but also a sharp radiation beam cannot be formed, resulting in deterioration of distance resolution and azimuth resolution. As described above, the conventional Doppler diagnostic apparatus using the pulsed Doppler method has a problem in that it is not possible to simultaneously determine the position and velocity of high-speed blood flow deep within a living body.

発明の目的 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、折返し現象をなくして運動反
射体の広範囲の速度、特に生体深部における高速
度を精度良く検出し、表示可能な改良された超音
波ドプラ診断装置を提供することにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to accurately detect and display a wide range of velocities of motion reflectors, especially high velocities deep in the body, by eliminating the folding phenomenon. An object of the present invention is to provide an improved ultrasonic Doppler diagnostic device.

[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は、超音波
パルス波を被検体内に放射して運動反射体からの
反射波を受信し、この受信ドプラ信号のドプラ偏
移周波数を検出することにより運動部の速度状況
を表示する超音波ドプラ診断装置において、同一
走査方向に向けて2個の異なる送信繰返し周期の
パルス波を交互に複数回出力する送信回路と、被
検体内から交互に得られる2個の繰返し周期の信
号をそれぞれ複素信号に変換する変換手段と、こ
の変換手段によつて得られる2個の複素信号をそ
れぞれ所定時間遅延させる遅延回路と、この遅延
回路からの遅延された複素信号と、この遅延回路
を経ていない複素信号とのうち、所定の時間差を
有する同一繰返し周波数の複素信号同士の共役積
をそれぞれ演算する第1複素乗算器と、この第1
の複素乗算器の同一繰返し周期の受信波から得ら
れる2個の複素信号をそれぞれ所定時間遅延させ
る遅延回路と、この遅延回路からの遅延された複
素信号と、この遅延回路を経ていない複素信号と
のうち、所定の時間差を有する出力のうち所定の
遅延時間差を有する2個の異なる繰返し周期の複
素信号の共役積又は複素積を演算する第2の複素
乗算器と、を有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention emits an ultrasonic pulse wave into a subject, receives a reflected wave from a motion reflector, and calculates the received Doppler signal. In an ultrasonic Doppler diagnostic device that displays the velocity status of a moving part by detecting a Doppler shift frequency, a transmitting circuit that alternately outputs pulse waves with two different transmission repetition periods multiple times in the same scanning direction; , a conversion means for converting two signals with a repetition period obtained alternately from within the subject into complex signals, and a delay circuit for delaying each of the two complex signals obtained by the conversion means for a predetermined time, a first complex multiplier that calculates the conjugate product of complex signals of the same repetition frequency with a predetermined time difference between the delayed complex signal from the delay circuit and the complex signal that has not passed through the delay circuit; This first
A delay circuit that delays two complex signals obtained from received waves of the same repetition period of the complex multiplier by a predetermined time, respectively, a delayed complex signal from this delay circuit, and a complex signal that has not passed through this delay circuit. Among the outputs having a predetermined time difference, the second complex multiplier calculates a conjugate product or a complex product of two complex signals having a predetermined delay time difference and having different repetition periods. .

[作用] 以上の構成によれば、被検体内には送信繰返し
周期の異なる2個の超音波パルス波が送波される
ことになり、被検体内からは2種類周期のドプラ
信号が交互に得られることになる。そして、受信
されたドプラ信号は周期変換回路により所望の繰
返し周期、例えば十分の一程度の繰返し周期に変
換される。
[Operation] According to the above configuration, two ultrasonic pulse waves with different transmission repetition periods are transmitted inside the subject, and Doppler signals with two types of cycles are alternately transmitted from within the subject. You will get it. Then, the received Doppler signal is converted by a period conversion circuit into a desired repetition period, for example, a repetition period of about one-tenth.

従つて、これによれば実質的に短い繰返し周期
つまり送信繰返し周波数の高いパルス波を被検体
内に送受波した時のドプラ信号が得られ、このド
プラ信号によつて被検体内深部に存在する運動反
射体の高速度を良好に検出・表示することが可能
となる。
Therefore, according to this method, a Doppler signal can be obtained when a pulse wave with a substantially short repetition period, that is, a high transmission repetition frequency, is transmitted and received inside the subject, and this Doppler signal can be used to detect the presence deep within the subject. It becomes possible to detect and display the high speed of the motion reflector well.

[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。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、本発明に係る超音波ドプラ診断装
置の基本的な回路ブロツクが示されている。
FIG. 1 shows a basic circuit block of an ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to the present invention.

安定な高周波信号を発生する発振器10の出力
は、分周同期回路12に供給され、この分周同期
回路12から本発明装置を制御する各種信号が発
生する。これらの出力信号は、超音波パルス送信
用の送信繰返し信号、複素変換のための複素基準
信号、CRT(ブラウン管)上へ表示するための掃
引同期信号などを含み、図示される複素基準信号
102,104は送信繰返し周波数の整数倍の周
波数を有し、互いに90度の位相差をもつている。
The output of the oscillator 10, which generates a stable high-frequency signal, is supplied to a frequency division synchronization circuit 12, and the frequency division synchronization circuit 12 generates various signals for controlling the device of the present invention. These output signals include a transmission repetition signal for ultrasonic pulse transmission, a complex reference signal for complex conversion, a sweep synchronization signal for display on a CRT (cathode ray tube), etc., and the complex reference signal 102 shown in the figure. 104 have a frequency that is an integral multiple of the transmission repetition frequency, and have a phase difference of 90 degrees from each other.

本発明において特徴的なことは、2個の異なる
送信繰返し周期の超音波を交互に放射し、これに
より得られた2個のドプラ信号から所望の繰返し
周期のドプラ信号に変換することであり、繰返し
周期の異なる2個のパルス波は送信回路にて形成
される。この送信回路は、前述した発振器10、
分周同期回路12と、繰返し周期の異なる2個の
パルス波を切替え出力する信号切替器14、駆動
回路16、送受切替回路18にて構成される。
The characteristic feature of the present invention is that two ultrasound waves with different transmission repetition periods are alternately emitted, and the two Doppler signals obtained thereby are converted into a Doppler signal with a desired repetition period, Two pulse waves with different repetition periods are generated by a transmitting circuit. This transmitting circuit includes the above-mentioned oscillator 10,
It is composed of a frequency division synchronization circuit 12, a signal switch 14 that switches and outputs two pulse waves with different repetition periods, a drive circuit 16, and a transmission/reception switching circuit 18.

前記分周同期回路12では、2個の送信繰返し
信号106(周期T1)、108(周期T2)が出力
され、この信号は信号切替器14にて順次切り替
えられ交互に駆動回路16に供給される。この場
合、実施例では1個づつのパルス波を交互に切り
替えているが、同一走査方向で2個づつ、あるい
は3個づつのパルス波を連続させて交互に供給す
るようにしてもよい。そして、駆動回路16の出
力は送受切替回路18を介して探触子20に供給
され、探触子20にて形成された超音波パルスビ
ームが被検体22内に放射される。
The frequency division synchronization circuit 12 outputs two transmission repetition signals 106 (period T 1 ) and 108 (period T 2 ), and these signals are sequentially switched by the signal switch 14 and alternately supplied to the drive circuit 16. be done. In this case, in the embodiment, one pulse wave is alternately switched, but two or three pulse waves may be consecutively and alternately supplied in the same scanning direction. The output of the drive circuit 16 is then supplied to the probe 20 via the transmission/reception switching circuit 18, and the ultrasonic pulse beam formed by the probe 20 is radiated into the subject 22.

この被検体22からの反射信号は、探触子20
によつて電気信号に変換され、送受切替回路18
から高周波増幅器24へ送られ所望のレベルまで
増幅される。前記高周波増幅器24の一方の出力
は、検波器26及び映像信号増幅器28を介して
表示器30に供給され、この表示器30は掃引回
路32を介して供給される走査制御器34の走査
信号により制御されており、輝度変調された信号
によりBモードあるいはMモードの画像が表示さ
れる。
This reflected signal from the object 22 is transmitted to the probe 20.
is converted into an electrical signal by the transmission/reception switching circuit 18
The signal is then sent to the high frequency amplifier 24 and amplified to a desired level. One output of the high frequency amplifier 24 is supplied to a display 30 via a wave detector 26 and a video signal amplifier 28, and this display 30 is controlled by a scanning signal from a scan controller 34 supplied via a sweep circuit 32. A B-mode or M-mode image is displayed using a brightness-modulated signal.

そして、前記高周波増幅器24の他方の出力1
14は、混合検波器36,38と低域フイルタ4
0,42とから成る複素信号変換部へ供給され、
速度情報の解折が行われる。
Then, the other output 1 of the high frequency amplifier 24
14 is a mixed detector 36, 38 and a low-pass filter 4
0,42 to a complex signal conversion unit consisting of
A decomposition of the velocity information is performed.

まず、以下の演算式により複素変換について説
明する。
First, complex transformation will be explained using the following arithmetic expression.

パルス波の受信信号では、多数のドプラスペク
トルが存在するが、説明を簡略するために振幅を
1とし、中心周波数のドプラ偏移スペクトルに注
目した次式により説明する。
There are many Doppler spectra in a pulse wave received signal, but to simplify the explanation, the amplitude will be assumed to be 1 and the following equation will be used to focus on the Doppler shift spectrum of the center frequency.

e(t)=cos(2πf0t+2πfdt) ……(3) ここで、f0は送信の中心周波数、fdはドプラ偏
移周波数である。
e(t)=cos(2πf 0 t+2πf d t) (3) Here, f 0 is the center frequency of transmission, and f d is the Doppler shift frequency.

前記混合検波器36,38では、複素基準信号
(周波数f0)102,104と受信信号114と
の積を取り、低域フイルタ40,42にて和の周
波数成分を除去して差の周波数成分のみを得るよ
うにする。その結果、2個の低域フイルタ40,
42の出力は次式のようになる。
The mixed detectors 36 and 38 take the product of the complex reference signals (frequency f 0 ) 102 and 104 and the received signal 114, and the low-pass filters 40 and 42 remove the sum frequency component and obtain the difference frequency component. Make sure that you only get the following. As a result, two low-pass filters 40,
The output of 42 is as shown in the following equation.

I(t)[cos(2πf0t+2πfdt)×2cos(2πf
0t)]LP=cos2πfdt……(4) Q(t)[cos(2πf0t+2πfdt)×−2sin(2
πf0t)]LP=sin2πfdt……(5) 前記I(t)を実数部、Q(t)を虚数部とする
と、ドプラ信号Z1(t)は次式で表わされる複素
信号となる。
I(t)[cos(2πf 0 t+2πf d t)×2cos(2πf
0 t)] LP = cos2πf d t...(4) Q(t) [cos(2πf 0 t+2πf d t)×−2sin(2
πf 0 t)] LP = sin2πf d t...(5) When I(t) is the real part and Q(t) is the imaginary part, the Doppler signal Z 1 (t) is a complex signal expressed by the following equation. Become.

Z1(t)=I(t)+jQ(t)=cos(2πfdt)
+jsin(2πfdt)=ej2fdt……(6) そして、被検体22内の固定物体(生体組織)
からの反射信号、いわゆるクラツタ信号を抑圧し
て運動する反射体のみの速度信号を取り出すた
め、前記低域フイルタ40,42の出力120,
122はクラツタ除去用フイルタ44,46に供
給され、その後に周期変換回路48にて実質的に
繰返し周期の異なるドプラ信号に変換される。
Z 1 (t) = I (t) + jQ (t) = cos (2πf d t)
+jsin(2πf d t)=e j2fdt ...(6) And the fixed object (living tissue) inside the subject 22
The outputs 120, 120,
122 is supplied to clutter removal filters 44 and 46, and then converted by a period conversion circuit 48 into Doppler signals having substantially different repetition periods.

第2図には、前記周期変換回路48の内部回路
が示され、この周期変換回路48は複素信号を所
定遅延時間だけ遅らせる遅延回路54,56及び
所定遅延時間差を有する2個の同一繰返し周期の
複素信号の共役積を演算する第1の複素乗算器5
8と、この第1の複素乗算器58の出力を所定時
間遅らせる遅延回路60,62及び前記第1の複
素乗算器58の出力のうち所定遅延時間差を有す
る2個の異なる繰返し周期の複素信号の共役積又
は複素積を演算する第2の複素乗算器64とから
構成される。
FIG. 2 shows an internal circuit of the period conversion circuit 48, which includes delay circuits 54 and 56 that delay the complex signal by a predetermined delay time, and two delay circuits 54 and 56 with the same repetition period having a predetermined delay time difference. A first complex multiplier 5 that calculates the conjugate product of complex signals
8, delay circuits 60 and 62 that delay the output of the first complex multiplier 58 for a predetermined time, and complex signals of two different repetition periods having a predetermined delay time difference among the outputs of the first complex multiplier 58. and a second complex multiplier 64 that calculates a conjugate product or a complex product.

この周期変換回路48に入力される複素信号の
実数部I(t)と虚数部Q(t)は遅延回路54,
56によつて時間T(実施例では送信周期T1+
T2)だけ遅延された後に第1の複素乗算器58
に供給される。このとき第1の複素乗算器58の
他方の入力にはクラツタ除去フイルタ44,46
から直接複素信号の実数部I(t)と虚数部Q
(t)の信号が供給されており、ここで同一周期
信号どうしの複素共役積を演算する。
The real part I(t) and the imaginary part Q(t) of the complex signal input to the period conversion circuit 48 are transferred to a delay circuit 54,
56, the time T (in the embodiment, the transmission period T1+
T2) after which the first complex multiplier 58
is supplied to At this time, the other input of the first complex multiplier 58 is connected to the clutter removal filters 44 and 46.
The real part I(t) and the imaginary part Q of the complex signal directly from
A signal (t) is supplied, and the complex conjugate product of the same period signals is calculated here.

すなわち、前記クラツタ除去フイルタ44,4
6出力をZ1(t)で示すと、 Z1(t)=ej2fdt ……(7) となり、一方遅延回路54,56の出力をZ2(t)
とすると、 Z2(t)=Z1(t−T)=ej2fdt(t-T)……(8) となる。従つて、前記(7)、(8)式の複素共役積をZ3
とすると、次式のようになる。
That is, the clutter removal filters 44, 4
6 outputs as Z 1 (t), Z 1 (t) = e j2fdt ...(7), and on the other hand, the outputs of the delay circuits 54 and 56 are expressed as Z 2 (t).
Then, Z 2 (t)=Z 1 (t-T)=e j2fdt(tT) ...(8). Therefore, the complex conjugate product of equations (7) and (8) above can be expressed as Z 3
Then, it becomes as follows.

Z3(t)=Z2 *(t)・Z1(t)e-j2fdt(t
-T)
・ej2fdt=ej2fdT……(9) そして、第1の複素乗算器58の出力に基づい
て所定の繰返し周期に変換したドプラ複素信号が
第2の複素乗算器64にて求められる。
Z 3 (t)=Z 2 * (t)・Z 1 (t)e -j2fdt(t
-T)
・e j2fdt =e j2fdT ...(9) Then, the Doppler complex signal converted to a predetermined repetition period based on the output of the first complex multiplier 58 is sent to the second complex multiplier 64. required.

すなわち、第1の複素乗算器58の出力のうち
繰返し周期T1、T2のパルス列から得られる複素
共役積をそれぞれZ31(t)、Z32(t)とすると、
前記(9)式から次式で示される2個のドプラ信号が
得られる。
That is, if the complex conjugate products obtained from the pulse trains of repetition periods T 1 and T 2 among the outputs of the first complex multiplier 58 are Z 31 (t) and Z 32 (t), respectively,
From the above equation (9), two Doppler signals expressed by the following equations are obtained.

Z31(t)=ej2fdTl ……(10) Z32(t)=ej2fdT2 ……(11) この複素共役積Z31(t)とZ32(t)は異なる繰
返し周期の複素信号であり、この両者を乗算する
ために、遅延回路60,62にて遅延時間T1
け先に出力された複素信号を遅らせている。従つ
て、第2の複素乗算器64には異なる繰返し周期
の複素信号が同時に供給されることになり、ここ
で更に両者の複素共役積を演算することができ
る。
Z 31 (t)=e j2fdTl ……(10) Z 32 (t)=e j2fdT2 ……(11) These complex conjugate products Z 31 (t) and Z 32 (t) have different repetition periods. This is a complex signal, and in order to multiply the two, the complex signal output earlier is delayed by delay time T1 in delay circuits 60 and 62. Therefore, complex signals with different repetition periods are simultaneously supplied to the second complex multiplier 64, and the complex conjugate product of both signals can be calculated here.

すなわち、前記(10)、(11)式で表される2個のドプ
ラ信号から異なる周期信号どうしの複素共役積S
は次式にて求められる。
That is, the complex conjugate product S of different periodic signals from the two Doppler signals expressed by equations (10) and (11) above is
is calculated using the following formula.

S=Z31 *・Z32=e-2jfdTl−ej2fdT2=ej
2
fd(T1-T2)=R+jI……(12) この第2の複素乗算器64にて得られた複素共
役積Sは、信号のランダムな変動成分や装置から
発生する雑音成分を除去するために平均回路66
に供給される。この平均回路66の出力は次式で
表わされるものとなる。
S=Z 31 *・Z 32 = e -2jfdTl −e j2fdT2 = e j
2
fd(T1-T2) =R+jI...(12) The complex conjugate product S obtained by this second complex multiplier 64 removes random fluctuation components of the signal and noise components generated from the device. average circuit 66
is supplied to The output of this averaging circuit 66 is expressed by the following equation.

=+j=ej2fd(T2−T1) ……(13) このようにして平均された出力は速度演算回
路52により速度が演算されるが、これは平均回
路50の出力の偏角φによりドプラ信号の偏移
周波数が求められる。この偏角φと偏移周波数
fdは次式にて表すことができる。
= + j = e j2fd (T2 - T1) ... (13) The speed of the thus averaged output is calculated by the speed calculation circuit 52, which is determined by the argument angle φ of the output of the averaging circuit 50. The deviation frequency of the Doppler signal is determined. This deviation angle φ and deviation frequency
fd can be expressed by the following formula.

φ=tan-1(/)=2π(T2−T1) ……(14) =φ/(2π(T2−T1)) ……(15) 従つて、前記(15)式から理解されるように、
最終的な偏移周波数は、送信の繰返し周期が
T2−T1(繰返し周波数が1/(T2−T1))で、パ
ルス波を放射した時に得られるドプラ偏移周波数
と同一となる。
φ=tan -1 (/)=2π(T 2 −T 1 ) ……(14) =φ/(2π(T 2 −T 1 )) ……(15) Therefore, it can be understood from the above equation (15) To be,
The final deviation frequency is determined by the transmission repetition period
T 2 −T 1 (repetition frequency is 1/(T 2 −T 1 )), which is the same as the Doppler shift frequency obtained when a pulse wave is radiated.

これは、従来の一定繰返し周期T1の下で得ら
れるドプラ偏移周波数と比較すると、(T2
T1)/T1だけ圧縮されたことになり、検出可能
な最高速度は、T1/(T2−T1)倍拡大されたこ
とになる。
This is ( T 2
This means that the maximum speed that can be detected has been expanded by a factor of T 1 / (T 2 −T 1 ).

例えば、T2=1.1T1とすると、一定の繰返し周
期T1の時に比較して検出可能な最高速度は10倍
となる。この場合は、10%程度の周期変化で10倍
の速度を検出できることになり、異なる繰返し周
期T1、T2を適宜選択することにより、検出可能
な診断距離を変化させることなく、また折返し現
象を起すことなく、高速の血液を良好に検出する
ことができる。
For example, when T 2 =1.1T 1 , the maximum detectable speed is 10 times higher than when the repetition period T 1 is constant. In this case, it is possible to detect 10 times faster with a cycle change of about 10%, and by appropriately selecting different repetition cycles T 1 and T 2 , the detectable diagnostic distance can be maintained without changing, and the aliasing phenomenon can be reduced. High-velocity blood can be detected well without causing any problems.

第3図には、上記演算式で説明した本発明装置
の作用のタイムチヤートが示されており、以下に
超音波ドプラ診断装置の動作を簡単に説明する。
FIG. 3 shows a time chart of the operation of the apparatus of the present invention explained using the above calculation formula, and the operation of the ultrasonic Doppler diagnostic apparatus will be briefly explained below.

図において、分周同期回路12からは異なる送
信周期T1、T2のパルス波が交互に出力され、
T1、T2の繰返し周期の超音波が被検体内22に
複数回送波される。そうすると、図Cに示される
ように、探触子20からT1、T2の周期で受信信
号D11、D21〜D1o、D2oが得られ、この受信信号
は複素信号に変換されて前述した信号Z1(t)と
なる。
In the figure, pulse waves with different transmission periods T 1 and T 2 are alternately output from the frequency division synchronization circuit 12,
Ultrasonic waves with a repetition period of T 1 and T 2 are transmitted into the subject's body 22 multiple times. Then , as shown in FIG . The above-mentioned signal Z 1 (t) is obtained.

そして、図dに示されるように、周期T1とT2
を加えたTの遅延時間だけ遅れされ、次に受信さ
れるドプラ信号との複素共役積が第1の複素乗算
器58にてとられ、前述した複素信号Z3(t)で
あるC11、C21〜C1o、C2oが得られる。
And as shown in figure d, periods T 1 and T 2
C 11 , which is the complex signal Z 3 (t) described above, is delayed by a delay time T, which is the sum of C 3 (t), and the complex conjugate product with the next received Doppler signal is taken in the first complex multiplier 58. C21 to C1o and C2o are obtained.

この第1の複素乗算器58の出力は、図fに示
されるように、遅延時間T1だけ遅延され、これ
は次に供給される第1の複素乗算器58の出力と
第2の複素乗算器64にて複素共役積Sがとられ
る。この複素共役積Sから、図h,iに示される
ような平均回路66及び速度演算回路68の出力
が得られる。
The output of this first complex multiplier 58 is delayed by a delay time T 1 , as shown in figure f, which is then applied to the output of the first complex multiplier 58 and the second complex multiplier. A complex conjugate product S is taken in a device 64. From this complex conjugate product S, the outputs of the averaging circuit 66 and speed calculating circuit 68 as shown in Figures h and i are obtained.

この結果、前記速度演算回路68の出力である
ドプラ偏移周波数の信号は第4図aに示される信
号波形302となる。
As a result, the Doppler shift frequency signal output from the velocity calculation circuit 68 has a signal waveform 302 shown in FIG. 4a.

すなわち、第2の複素乗算器64の出力は周期
T2から周期T1を引いた差の繰返し周期によるド
プラ信号となつており、速度演算回路68の出力
信号波形でいえば、繰返し周期T2のドプラ信号
から得られる信号は波形300である。また、繰
返し周期T1のドプラ信号から得られる信号は波
形301となり、これらの波形は最大ドプラ周波
数Vnaxを越えているが、差の繰返し周期による
ドプラ偏移周波数の信号波形302は最大ドプラ
周波数の範囲内に入り検出可能となる。従つて、
被検体内深部における高速の運動運動反射体の速
度を良好に検出・表示できることになる。
That is, the output of the second complex multiplier 64 has a period
The Doppler signal has a repetition period of the difference obtained by subtracting the period T 1 from T 2 , and in terms of the output signal waveform of the velocity calculation circuit 68, the signal obtained from the Doppler signal with the repetition period T 2 is a waveform 300. Further, the signal obtained from the Doppler signal with a repetition period T 1 becomes a waveform 301, and these waveforms exceed the maximum Doppler frequency V nax , but the signal waveform 302 of the Doppler shift frequency due to the repetition period of the difference is at the maximum Doppler frequency. within the range and becomes detectable. Therefore,
This means that the speed of the high-speed movement reflector deep within the body of the subject can be detected and displayed well.

次に、第2の複素乗算器64にて複素信号の複
素積を演算する場合について説明する。
Next, a case where the second complex multiplier 64 calculates a complex product of complex signals will be described.

本発明では、第2の複素乗算器64にて複素信
号の共役積を求めることにより、被検体内の深
部、つまり遠距離において高速度を良好に検出す
ることができるが、一方複素積を演算することに
より近距離における速度を精度良く求めることが
可能である。
In the present invention, by calculating the conjugate product of the complex signals in the second complex multiplier 64, it is possible to detect a high velocity well deep inside the subject, that is, at a long distance. By doing so, it is possible to accurately determine the speed over a short distance.

この場合、第2の複素乗算器64の出力は次式
にて表される。
In this case, the output of the second complex multiplier 64 is expressed by the following equation.

S=Z31・Z32=ej2fdTl・ej2fdT2=ej2
fd(T1+T2)=R+jI……(16) 従つて、前記(15)式と同様にしてドプラ偏移
周波数は次式のようにある。
S=Z 31・Z 32 =e j2fdTl・e j2fdT2 =e j2
fd(T1+T2) =R+jI...(16) Therefore, similarly to the above equation (15), the Doppler shift frequency is as shown in the following equation.

=φ(2π(T1+T2)) ……(17) 前記(17)式から理解されるように、第2の複
素乗算器64で得られる複素積は送信繰返し周期
がT1+T2(繰返し周波数が1/(T1+T2))で、
パルス波を放射した時に得られるドプラ偏移周波
数と同一となる。
=φ(2π(T 1 +T 2 )) ... (17) As understood from the above equation (17), the complex product obtained by the second complex multiplier 64 has a transmission repetition period of T 1 +T 2 ( The repetition frequency is 1/(T 1 + T 2 )),
This is the same Doppler shift frequency obtained when a pulse wave is emitted.

従つて、従来のように一定の繰返し周期T1
超音波により得られるドプラ偏移周波数と比較す
ると、(T1+T2)/T1倍だけ拡大され、検出可
能な最高速度はT1/(T1+T2)倍だけ圧縮され
たことになる。
Therefore, compared to the conventional Doppler shift frequency obtained by ultrasound with a constant repetition period T 1 , it is expanded by a factor of (T 1 + T 2 )/T 1 , and the maximum detectable velocity is T 1 / This means that it has been compressed by (T 1 + T 2 ) times.

すなわち、第4図bに示されるように、繰返し
周期T1の超音波にて得られるドプラ偏移周波数
の信号波形400と繰返し周期T2の超音波にて
得られる信号波形401が図のように振幅の小さ
い波形であるのに対して、繰返し周期T1+T2
超音波にて得られる信号数波形402は大きな振
幅となるので、近距離における低速度の血流など
に対して距離及び速度を精度良く求めることがで
きる。
That is, as shown in FIG. 4b, the signal waveform 400 of the Doppler shift frequency obtained with ultrasound with a repetition period T 1 and the signal waveform 401 obtained with ultrasound with a repetition period T 2 are as shown in the figure. In contrast, the signal number waveform 402 obtained by ultrasonic waves with a repetition period of T 1 +T 2 has a large amplitude, so it is difficult to detect distance and low velocity blood flow in a short distance. Speed can be determined with high accuracy.

このように本発明によれば、送信繰返し周期を
大幅に変更することなく、実質上、送信繰返し周
期をT2−T1、あるいはT1+T2に変換することが
でき、前記差の繰返し周期のドプラ信号によれ
ば、被検体内の深部において高速度の運動反射体
を検出・表示することができ、また前記和の繰返
し周期のドプラ信号によれば、浅い部分において
低速の運動反射体の速度を精度良く検出・表示す
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the transmission repetition period can be substantially converted to T 2 −T 1 or T 1 +T 2 without significantly changing the transmission repetition period, and the repetition period of the difference can be converted to According to the Doppler signal, it is possible to detect and display high-velocity moving reflectors in the deep part of the subject, and according to the Doppler signal with the repetition period of the sum, it is possible to detect and display low-velocity moving reflectors in shallow parts. It becomes possible to detect and display speed with high accuracy.

また、本発明によれば、2個の異なる送信繰返
し周期T1とT2を適宜変更することにより、目的
部位に対応させた高精度の速度の検出を行わせる
ことができる。
Further, according to the present invention, by appropriately changing the two different transmission repetition periods T 1 and T 2 , it is possible to perform highly accurate speed detection corresponding to the target region.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、送信繰
返し周期の異なる2個のパルス超音波を交互に複
数回放射し、運動反射体から得られた受信信号を
放射した超音波送信繰返し周期の差あるいは和の
ドプラ信号に変換するようにしたので、折返し現
象をなくして血流などの運動反射体の速度を精度
良く検出・表示することができ、特に生体深部の
高速度を良好に画像表示することが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, two pulsed ultrasound waves having different transmission repetition periods are alternately emitted multiple times, and the received signal obtained from the motion reflector is emitted. Since it is converted into a Doppler signal that is the difference or sum of transmission repetition periods, it is possible to eliminate the aliasing phenomenon and accurately detect and display the velocity of motion reflectors such as blood flow. It becomes possible to display images well.

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

第1図は本発明に係る超音波ドプラ診断装置の
好適な実施例を示すブロツク図、第2図は周期変
換回路の構成を示すブロツク図、第3図は実施例
装置の動作を示すタイムチヤート図、第4図は実
施例装置で得られるドプラ偏移周波数を示す信号
波形図、第5図は従来装置にて得られるドプラ偏
移周波数を示す信号波形図である。 10……発振器、12……分周同期回路、14
……信号切替器、48……周期変換回路、54,
56,60,62……遅延回路、58……第1の
複素乗算器、64……第2の複素乗算器。
Fig. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of the ultrasonic Doppler diagnostic device according to the present invention, Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of a period conversion circuit, and Fig. 3 is a time chart showing the operation of the embodiment device. 4 is a signal waveform diagram showing the Doppler shift frequency obtained with the apparatus of the embodiment, and FIG. 5 is a signal waveform diagram showing the Doppler shift frequency obtained with the conventional apparatus. 10... Oscillator, 12... Frequency division synchronous circuit, 14
... Signal switcher, 48 ... Period conversion circuit, 54,
56, 60, 62...delay circuit, 58...first complex multiplier, 64...second complex multiplier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 超音波パルス波を被検体内に放射して運動反
射体からの反射波を受信し、この受信ドプラ信号
のドプラ偏移周波数を検出することにより運動部
の速度状況を表示する超音波ドプラ診断装置にお
いて、 同一走査方向に向けて2個の異なる送信繰返し
周期のパルス波を交互に複数回出力する送信回路
と、 被検体内から交互に得られる2個の繰返し周期
の信号をそれぞれ複素信号に変換する変換手段
と、この変換手段によつて得られる2個の複素信
号をそれぞれ所定時間遅延させる遅延回路と、 この遅延回路からの遅延された複素信号と、こ
の遅延回路を経ていない複素信号とのうち、所定
の時間差を有する同一繰返し周波数の複素信号同
士の共役積をそれぞれ演算する第1複素乗算器
と、 この第1の複素乗算器の同一繰返し周期の受信
波から得られる2個の複素信号をそれぞれ所定時
間遅延させる遅延回路と、 この遅延回路からの遅延された複素信号と、こ
の遅延回路を経ていない複素信号とのうち、所定
の時間差を有する出力のうち所定の遅延時間差を
有する2個の異なる繰返し周期の複素信号の共役
積又は複素積を演算する第2の複素乗算器と、 を有することを特徴とする超音波ドプラ診断装
置。
[Claims] 1. Emit ultrasonic pulse waves into the subject, receive reflected waves from a moving reflector, and detect the Doppler shift frequency of this received Doppler signal to determine the velocity status of the moving part. The ultrasonic Doppler diagnostic device that displays the data includes a transmission circuit that alternately outputs pulse waves with two different transmission repetition periods multiple times in the same scanning direction, and a transmission circuit that alternately outputs pulse waves with two different transmission repetition periods in the same scanning direction. A conversion means for converting each signal into a complex signal, a delay circuit for delaying each of the two complex signals obtained by the conversion means for a predetermined time, a delayed complex signal from the delay circuit, and the delay circuit. A first complex multiplier that calculates the conjugate product of complex signals of the same repetition frequency with a predetermined time difference among the complex signals that have not undergone A delay circuit that delays each of the obtained two complex signals by a predetermined time, and a predetermined one of the outputs having a predetermined time difference between the delayed complex signal from the delay circuit and the complex signal that has not passed through the delay circuit. An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus comprising: a second complex multiplier that calculates a conjugate product or a complex product of two complex signals of different repetition periods having a delay time difference of .
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6090541A (en) * 1983-10-24 1985-05-21 オリンパス光学工業株式会社 Ultrasonic blood flow meter
JPS60139239A (en) * 1983-12-28 1985-07-24 アロカ株式会社 Ultrasonic diagnostic apparatus

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