JPS61228839A - 超音波ドプラ装置 - Google Patents

超音波ドプラ装置

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JPS61228839A
JPS61228839A JP6993985A JP6993985A JPS61228839A JP S61228839 A JPS61228839 A JP S61228839A JP 6993985 A JP6993985 A JP 6993985A JP 6993985 A JP6993985 A JP 6993985A JP S61228839 A JPS61228839 A JP S61228839A
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JP
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prf
reflector
ultrasonic
pulse
velocity
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JP6993985A
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河西 千広
正徳 国田
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波ドプラ装置、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8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、キャ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、キャリア
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「。に対して周波数fo±(1/T)の側帯波が
存在する。従って、中心周波数f。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 f。±(1/2T)のキャリア
通過域、すなわら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f。±(1/2Tr)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
位置にキャリアが゛偏移した場合には、第3図(b)に
示されるように、周波数ro+(1/2T)を超える速
度成分が消えてしまい、反対側の周波数f。−(1/2
Tr)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った。
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(pulseRepet
ton F requency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f。を中心として±F/
2の範囲となり、従って、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] え股玖亙立里1羞 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Tr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ュイティが生
じる。すなわち、PRFの逆数T が往復の伝搬時間T
8より大きい場合には、第4図(a)に示されるように
アンビギュイティは生じないが、T がTsより小さく
なると、第4図(C)、(lに示されるように、往復の
伝搬時間18間に本来の受信エコーEの他にいくつかの
反射エコーE 、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
いう問題があった。
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
れを整数倍で割った時間に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っ
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T8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、P
RFが高ければ高いほどアンビギュイティが生じ運動反
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Tr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P
RFのうちアンビギュイテイを小さくするため最小のP
RF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、T をPRFの逆数、■、を反射体
までの往復の伝搬時間、τを送信パルス長、Trを送信
パルス緩和時間、Tr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の逆数下、がl r < (nは整数)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
超音波の送受波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、 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ュイティと、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ック図が
示されており、安定した高周波信号を発生する発振器1
0の出力はデイバイダ12を介してパルス発生部14に
入力され、該パルス発生部14によって発振周波数を分
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Tr
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■ 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
なっており、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と受信パルス
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T 
はT +で十Trより大きくするか又S はT  −(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は送信パルスによっ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下、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っ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。
従って、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■8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Trは特定部位を選択することによって求
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Trと整数値nとによって定
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
Tr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
じるアンビギュイティをできるだけ小さくするため、P
RFの逆数 Trが、 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100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。
従って、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ュイティを小さく押
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の設定のための演算は、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ュータを
組み込んで、 n      PRF      n の範囲内のPRFを避けた上で、この範囲に最も近いP
RF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2
0により受信された超音波エコーの受信信号は増幅部2
2に入力され、ディバイダ12から出力される同期信号
に基づいて増幅された後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
キャ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III御部16から出力される
υill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っているので、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、の範囲内にPR
F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
生じるアンビギュ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
を示すブロック図、 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図は測定されるキャリアのドブ′ラシフト許容範囲
を超えた場合を示す説明図、 第4図はPR,Fの高い超音波によって生じるアンビギ
ュ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 2o ・・・ 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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T_rが反射体までの往復の伝
    搬時間T_sと送信パルス長τと送信パルス緩和時間T
    _a又は送信パルスが飽和したときに元に復帰する時間
    T_bとの間に、T_r>(T_s+τ+T_a)/n
    、又はT_r<{T_s−(τ+T_b)}/n(nは
    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. (2)特許請求の範囲(1)記載の装置において、前記
    T_r<{T_s−(τ+T_b)}/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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JPH0256097B2 JPH0256097B2 (ja) 1990-11-29

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US7248931B2 (en) 2002-06-12 2007-07-24 Asm America, 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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US7248931B2 (en) 2002-06-12 2007-07-24 Asm America, Inc. Semiconductor wafer position shift measurement and correction

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