JPS6125536A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic diagnostic apparatus

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JPS6125536A
JPS6125536A JP14692784A JP14692784A JPS6125536A JP S6125536 A JPS6125536 A JP S6125536A JP 14692784 A JP14692784 A JP 14692784A JP 14692784 A JP14692784 A JP 14692784A JP S6125536 A JPS6125536 A JP S6125536A
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JP
Japan
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signal
complex
average frequency
frequency
attenuation coefficient
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JP14692784A
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剛 望月
滑川 孝六
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は超音波診断装置、特に生体内の形態的、動態的
状況又は組織内状況等の種々の情報を超音波受信波から
測定、解析する改良された超音波診断装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic device, particularly an ultrasonic diagnostic device that measures and analyzes various information such as in-vivo morphological and dynamic conditions or intra-tissue conditions from received ultrasonic waves. This invention relates to an improved ultrasonic diagnostic device.

[従来技術1 生体内の異常組織を発見し、その異常組織の形態的な分
析や異常組織の定性的な分析等を行うため超音波の生体
内からの受信波を解析する方法が開発されている。
[Prior art 1] A method has been developed to analyze ultrasound waves received from within a living body in order to discover abnormal tissue within a living body and perform morphological analysis and qualitative analysis of the abnormal tissue. There is.

生体内に送信された超音波の生体1tllii内の反射
散乱波はその周波数メベクトラムの分布r1竹が組織の
減衰A5散乱の周波数特性によって特徴的/、^変化を
することが分かつており、この事実を用いて特に超音波
の生体内の組織の減衰係数を求め、これを生体内の情報
として使用Jることがイj益であることが認められてき
た。従来において、この減衰係数は、超音波受信信号を
一旦記憶させコンピュータの解析にて求められていたが
、多大な時間と手間がかかるという欠点をかあり、また
減衰係数を生体内の正確な位Rでの情報としてとらえる
ことも実現してJ3らず、有効な情報どして実際に用い
ることがひきなかった。
It is known that the reflected and scattered waves within the living body of ultrasound transmitted into the living body change in a characteristic manner depending on the frequency characteristics of the attenuation A5 scattering of the tissue, and this fact It has been recognized that it is advantageous to specifically determine the attenuation coefficient of ultrasonic waves in tissues in the living body using the method, and to use this as in-vivo information. Conventionally, this attenuation coefficient has been determined by storing the ultrasonic reception signal and analyzing it on a computer, but this has the drawback of requiring a great deal of time and effort, and it is difficult to accurately determine the attenuation coefficient within the body. Although it was not possible to capture this information as information in R, it was not possible to actually use it as valid information.

[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、モ
の目的は、超音波受信信号のパワースペクトラノーの平
均周波数と分散を実時間で求めると1?11 Mに生体
組織内の減衰係数を実時間で求・めることによって生体
内の組織の形態と性質を正確に判別可能とし、組織診断
等を容易に行い得る超音波診l!lli装置を提供する
ことにある。
[Objective of the Invention] The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems.The main purpose of the present invention is that when the average frequency and dispersion of the power spectrum of an ultrasonic reception signal are determined in real time, the difference between 1 and 11 M in the living body. By determining the attenuation coefficient within the tissue in real time, it is possible to accurately determine the morphology and properties of the tissue in the living body, making tissue diagnosis easier! The purpose of this invention is to provide an lli device.

[発明の椛成I IyJ配目的を達成するために、本発明番、1超?1波
パルスビームを一定の緑返し周波数で生体内に送信し反
射波を受信増幅して表示する超8波診117i菰4にお
いて、互いに複素関懺にある−・組の複索基準信号と受
信高周波信号とを混合して受信高周波信号を複素イ言号
に変換J−る複素信号変換器と、前記複素信号の遅れ時
間を設けて複M信号の自己相関を演算する自己相関器と
、前記自己相関関数の位相から平均周波数を演算する平
均周波数滴9器とを含み、生体内からの超音波受信信号
のパワースペクトラムを解析してバワースペク1〜ラム
の平均周波数又は分散を実時間で測定することを特徴と
する。
[In order to achieve the purpose of the invention, the number of this invention exceeds 1? In ultra-8-wave diagnosis 117i 4, which transmits a single-wave pulse beam into the living body at a constant green return frequency and receives, amplifies, and displays the reflected wave, the complex reference signal of the - pair, which is in a complex relationship with each other, and the reception are received. a complex signal converter that converts the received high frequency signal into a complex signal by mixing it with a high frequency signal; an autocorrelator that calculates the autocorrelation of the complex signal by providing a delay time for the complex signal; It includes 9 average frequency droplets that calculate the average frequency from the phase of the autocorrelation function, and measures the average frequency or dispersion of power spectrum 1 to ram in real time by analyzing the power spectrum of the ultrasonic reception signal from within the body. It is characterized by

[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。[Example] Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図には、本発明の実1に例による超8波診断装置の
ブロック回路が示されている。
FIG. 1 shows a block circuit of an ultra-8 wave diagnostic apparatus according to a first example of the present invention.

安定な高周波信号を発生する水晶Jl器10の出力は分
周同期回路12に供給され、該分周同期回路12によっ
て所留周波数の各種出力信号が(qられる。これらの出
力信号は超音波パルスビーム送信用の送信繰返し周波数
信号100、複系変換のための複素基準信号102.1
04、超音波診[tli結果の表示を行うための掃引同
期信号106及び装置の各部の同期作用を行うクロック
信号108を含む。前記複素基準信号102.104は
互いに複素関係どなるよう実施例にJ3いては、 。
The output of the crystal Jl generator 10, which generates a stable high frequency signal, is supplied to a frequency division synchronization circuit 12, and the frequency division synchronization circuit 12 outputs various output signals of fixed frequencies. Transmission repetition frequency signal 100 for beam transmission, complex reference signal 102.1 for complex transformation
04, Ultrasonic diagnosis [tli] includes a sweep synchronization signal 106 for displaying results and a clock signal 108 for synchronizing each part of the apparatus. In the embodiment J3, the complex reference signals 102 and 104 have a complex relationship with each other.

90”のイQ相差を4−Jする。4-J the IQ phase difference of 90".

前記送信(M号100は駆動回路14及び送受切替回路
16を介して探触子18に供給され、該探触子18を励
振し、超音波パルスビームが被検体20内に送信される
The transmission (M number 100) is supplied to the probe 18 via the drive circuit 14 and the transmission/reception switching circuit 16, excites the probe 18, and transmits an ultrasonic pulse beam into the subject 20.

被検体20からの反射エコーは探触子18によって電気
仁りに変換され、送受切替回路16から高周波増幅器2
2へ送られて所望の増幅作用が施された後、その−7j
の出〕〕が通常のBモードあるいはM’E−ド表示信号
として表示部に供給され、まIこ他方の出力tよ牛体組
織の形態、性質等の情報として演算するため、演算処理
部へ供給される。
The reflected echo from the subject 20 is converted into an electric wave by the probe 18, and is transmitted from the transmission/reception switching circuit 16 to the high frequency amplifier 2.
After being sent to 2 and subjected to the desired amplification effect, the -7j
The output]] is supplied to the display unit as a normal B mode or M'E mode display signal, and the other output t is processed as information on the morphology, properties, etc. of the cow body tissue. supplied to

通常のB七−ドあるいはM士−ド表示を行うための出力
信号は代波器24及びじデA増幅器26からり、S、C
,28を介してCRT表示器30に供給され、CR7表
示器30の表面をi′1度低調する。
The output signal for displaying the normal B7-code or M-code is output from the wave filter 24 and the same D-A amplifier 26.
, 28 to the CRT display 30, and lowers the surface of the CR7 display 30 by i'1 degree.

前記探触子]8の超音波パルスビームを機械的あるいは
電気的な角度偏向<liどによりC走W>さ口超音波パ
ルスビームで被検体20を周jI的に走査し、更に所望
の偏向角にて走査を停止するために走査制御器32が設
けられており、該走査制御器32の走査位η信号はクロ
ック括6108に同期し、探触子18に供給され、ルj
時に分周同期回路12から1qられる掃引同期信号10
6とハに表示位置制御の1=め、D、S、C,28に供
給され(いる。
The ultrasonic pulse beam of the probe] 8 is mechanically or electrically angularly deflected. A scan controller 32 is provided to stop the scan at a corner, and the scan position η signal of the scan controller 32 is synchronized with the clock block 6108 and is supplied to the probe 18 to
Sweep synchronization signal 10 which is 1q from the frequency division synchronization circuit 12 at the time
6 and C are supplied to display position control 1, D, S, C, and 28.

本発明において、特徴的なことは、1体内から反射され
る超音波受信信号のバワースペク1−フムの平均周波数
又は分散を実時間で求めるとIF、1時に、この平均周
波数と分散値から生体の減衰係数を実時間で求めること
であり、これは生体から得られる超音波受信信号を第2
図に示されるように、e (t)として、このe (t
)の波形に一定短時間間隔Gを設定して行う。そして、
このG内の受信信号のパワースペクトラムの平均周波数
と分散又は減衰係数を求め、更に少しずつGをずらして
それぞれのG内のデータを求めてこれらを合成すること
により超音波受信信号の解析が行われる。
The characteristic feature of the present invention is that if the average frequency or dispersion of the power spectrum 1-hum of the ultrasound received signal reflected from within the body is determined in real time, it is IF. The attenuation coefficient is determined in real time, and this means that the ultrasonic reception signal obtained from the living body is
As shown in the figure, this e (t
) by setting a constant short time interval G to the waveform. and,
The ultrasonic received signal can be analyzed by finding the average frequency and dispersion or attenuation coefficient of the power spectrum of the received signal within this G, then shifting G little by little, finding data within each G, and combining these. be exposed.

前記パワースペクトラムの平均周波数と分散値又は生体
内の減衰係数を実時間で求めるために受信信号を複素変
換してその自己相関関数を演算する装置が用いられる。
In order to obtain the average frequency and dispersion value of the power spectrum or the in-vivo attenuation coefficient in real time, a device is used that complex-transforms the received signal and calculates its autocorrelation function.

以下にその構成を説明する。The configuration will be explained below.

前記高周波増幅器22の他方の出ノ〕が自己相関演算に
供されるため、まず高周波増幅器22から得られる受信
高周波信号は複素信号変換器36に供給されて複素信号
に変換される。
Since the other output of the high frequency amplifier 22 is subjected to autocorrelation calculation, the received high frequency signal obtained from the high frequency amplifier 22 is first supplied to the complex signal converter 36 and converted into a complex signal.

りなわら、実施例においては、複素信号変換器36は位
相検波器を含む一組のミキサ38a、38bを有し、各
ミキサ38において前記受信高周波信号がそれぞれ前記
複素基準信号102.104と演算され、複素基準信号
102.104は前述したようにHいに90°位相の異
なるI * 18!1係にあるため、ミキサ38から高
周波信号に対応した複素信号を出力でることができる。
However, in the embodiment, the complex signal converter 36 has a pair of mixers 38a, 38b including phase detectors, and in each mixer 38, the received high frequency signal is operated on the complex reference signal 102, 104, respectively. , the complex reference signals 102 and 104 are in the I*18!1 range with a phase difference of 90 degrees as described above, so that the mixer 38 can output a complex signal corresponding to the high frequency signal.

すなわち、各ミキサ38は、混合検波によって入力され
た受信高周波信号と複素基準信号との画周波数の和と差
の周波数の信号を出力し、これら両信号が低域フィルタ
40a、40bに供給され、差の周波数成分のみが取り
出される。
That is, each mixer 38 outputs a signal having a frequency of the sum and difference of the image frequencies of the received high-frequency signal inputted by mixed detection and the complex reference signal, and these two signals are supplied to low-pass filters 40a and 40b. Only the difference frequency components are extracted.

前記ミキサ38の混合検波作用において、複素基準信号
102.104は単一周波数の連続波であるが、他方の
入力信号である受信高周波信号は生体組織内情報を含む
パルス波なのC1前記低域フィルタ40の出力には多数
のスペクトル成分が現れることとなる。この複素信号変
換器での複素変換は特願昭57−7049に詳しく説明
され、これによって得られた複素信号は実数部をXO1
虚数部をYOとすると複素式 %式%(1) 次に複素変換された複素信号は正規化器44に入力され
、この正規化器44によって前記(1)式 の複素信号の振幅は[1」に正規化される。(1)式の
ZOの絶対値JXO゛→Y Olは絶対11I演算器4
6にで演算され、割算器48a、48bによって実数部
と虚数部を別々に絶対値 J X o 2+y O2で割れば、複素信号は振幅が
「1」にイろった信号にとなり、結果的にX01YOが
Sin 、COSで表わされる時の角度に生体内の情報
が含まれることになる。したがって正規化器44で求め
られた複素信号は =X、4−iY、・・・・・(2) で示される。
In the mixed detection function of the mixer 38, the complex reference signals 102 and 104 are continuous waves of a single frequency, but the received high frequency signal, which is the other input signal, is a pulse wave containing information in biological tissue. A large number of spectral components will appear in the output of 40. The complex conversion by this complex signal converter is explained in detail in Japanese Patent Application No. 57-7049, and the complex signal obtained by this converts the real part to
If the imaginary part is YO, then the complex expression % expression % (1) Next, the complex signal subjected to complex conversion is input to the normalizer 44, and the amplitude of the complex signal of the above equation (1) is converted by the normalizer 44 to [1 ”. The absolute value of ZO in equation (1) JXO゛→Y Ol is the absolute 11I operator 4
6, and if the real part and imaginary part are divided by the absolute value J Specifically, in-vivo information is included in the angle when X01YO is expressed by Sin and COS. Therefore, the complex signal obtained by the normalizer 44 is expressed as =X, 4-iY, (2).

以上のようにして正規化された複素信号は、次に自己相
関器50によって演算処理され、遅延量「と1−るZl
の自己相関が求められる。
The complex signal normalized as described above is then subjected to calculation processing by the autocorrelator 50, and the delay amount "to 1 - Zl
The autocorrelation of is required.

まず入力信号Z1はディレーライン52a、52bによ
り1周期分罪延されてZ2が得られる。
First, input signal Z1 is delayed for one period by delay lines 52a and 52b to obtain Z2.

この出力Z2は以下の式で示される。This output Z2 is expressed by the following formula.

Z 2  ・=X  2  +iY 2       
        ・  ・  ・  ・  ・  (3
)そして、72車−X2− i Y2 とすると、以下
の式によって相関が求められる。
Z 2 ・=X 2 +iY 2
・ ・ ・ ・ ・ (3
) Then, assuming that 72 cars -X2- i Y2 , the correlation can be found by the following formula.

ZI Z2家−(X+ +f Y+ )(X2− i 
Y2 )=X+ X2 +YI Y2 +i (X2 
Yl −X+ Y2 )・・・・・(4) 上記の〜ようにして相関を求めるため、自己相関器50
には4個の掛算器54a、54b、56a。
ZI Z2 family - (X+ +f Y+ ) (X2- i
Y2 )=X+ X2 +YI Y2 +i (X2
Yl −X+ Y2 )...(4) In order to obtain the correlation as described above, the autocorrelator 50
has four multipliers 54a, 54b, 56a.

56b、そして加減算器58a、58bが設けられ、前
記相関演算が行われる。
56b, and adders/subtracters 58a and 58b are provided to perform the correlation calculation.

また、加減算器58aの出力をRとりればR−X+ X
2 +YI Y2     ・・・・・(5〉が得られ
、他方加減算′a58bの出ツノを1とづれば、同様に 1=X2X+ −Y+ Y2     ・・・・・(6
)が得られ、両加減算器58の出力を合わせて次式にて
示される。
Also, if the output of the adder/subtractor 58a is taken as R, then R-X+X
2 +YI Y2 ・・・・・・(5〉 is obtained, and on the other hand, if we write the output of addition/subtraction 'a58b as 1, 1=X2X+ -Y+ Y2 ・・・(6
) is obtained, and the outputs of both adders and subtracters 58 are combined and expressed by the following equation.

S−R+ i ]         ・・・・・(7)
そして、この出力84よ信号の変動成分や装置から発生
する雑音成分を含むので、これら雑音成分を除去するた
めに平均回路によって平均が求められ、この平均はg=
p+iTで表わされ、複素相関が演算される。
S-R+i] ...(7)
Since this output 84 includes signal fluctuation components and noise components generated from the device, an average is obtained by an averaging circuit to remove these noise components, and this average is g=
It is expressed as p+iT, and complex correlation is calculated.

前記平均回路はディレーライン60a、60bにて1周
期遅延した出力を現時刻の入力信号に加算器62a、6
2bにて加算し、再びこの出ノjをディレーライン60
に供給する操作を繰返し、この加算を例えば、デジタル
回路で構成覆る場合には、その加算出力の上(Qビット
を出力すれば、平均値を得ることができる。しかし、単
にこの操作を繰返し行っていくと、加算回数の増加に伴
い、出力値が逐次増大し、ついには飽和する。そこで、
実謄例おいては、重み付回路64a、64bが設けられ
、出力を減衰させて入力と加算している。
The averaging circuit adds outputs delayed by one cycle through delay lines 60a and 60b to input signals at the current time to adders 62a and 6.
2b, and add this output j again to the delay line 60.
If this addition is implemented using a digital circuit, for example, the average value can be obtained by outputting the Q bit on top of the addition output. As the number of additions increases, the output value increases successively and finally reaches saturation.
In the example, weighting circuits 64a and 64b are provided to attenuate the output and add it to the input.

すなわち、減衰聞をαと1yれば、現時刻の信号より例
えば10周期前の信号α”だけ減衰して現時刻の信号と
加算されるので、出力に与える影響度が小さくなり、低
域フィルタや移動平均回路と同様の平均機能を果たすこ
とが可能となる。また垢み付回路64の更み何回を変え
ることにより、平均化の度合を変更することが可能とな
る。
In other words, if the attenuation period is α and 1y, then the signal α'' from the current time signal, for example, 10 cycles earlier, is attenuated and added to the current time signal, so the influence on the output is small, and the low-pass filter It is possible to perform an averaging function similar to that of a moving average circuit or a moving average circuit.Furthermore, by changing the number of repetitions of the smearing circuit 64, it is possible to change the degree of averaging.

以上のようにして、複素信号の相関が自己相関器50か
ら得られ自己相関値は S=R+ + I         ・・・・・(8)
で示される。
In the above manner, the correlation of the complex signal is obtained from the autocorrelator 50, and the autocorrelation value is S=R+ + I (8)
It is indicated by.

以上のようにして得られた自己相関値Sは前述したよう
に第2図の一定短時間間隔G内の受信信号のパワースペ
クトラムの解析のための基礎となるものであり、自己相
関器50によってパワースペクトラム解析の実時間処理
が可能となる。
As mentioned above, the autocorrelation value S obtained in the above manner is the basis for analyzing the power spectrum of the received signal within the fixed short time interval G in FIG. Real-time processing of power spectrum analysis becomes possible.

次に自己相関器50で得られた自己相11EI値Sの実
数部Rと虚数部子は、平均周波数を演詐する平均周波数
演算器66と周波数の分散値を1■る分散演算器68に
入力される。
Next, the real part R and imaginary part of the self-phase 11EI value S obtained by the autocorrelator 50 are sent to an average frequency calculator 66 that falsifies the average frequency and a variance calculator 68 that calculates the variance value of the frequency by 1. is input.

平均周波数演算器66では、平均周波数Cが前平均周波
数演算器66では、平均周波数rが前記自己相関関数の
位相角により演算されるが、以上にその説明を示す。
In the average frequency calculator 66, the average frequency C is calculated, and in the pre-average frequency calculator 66, the average frequency r is calculated based on the phase angle of the autocorrelation function, which will be explained above.

G内のエンベロープ信号のパワースペクトラムをP(f
’)とすると自己相関関数S(τ)【よ次の関係式で表
わされる。
The power spectrum of the envelope signal in G is expressed as P(f
'), then the autocorrelation function S(τ) [is expressed by the following relational expression.

5(r)=  f   P(f)e”” frdf・・
・・・く9) これを微分すると =j  2rcftp(f)e”” ”df・・・・・
(10) となり、ここでて−〇とおくと どなる。更にS(τ)についてて−〇とすると5(0)
=fp (f)df =j2πr      ・ ・ ・ ・ ・ (11)
となり、子が平均周波数として求められる。
5(r)=f P(f)e"" frdf...
...9) Differentiating this = j 2rcftp(f)e"""df...
(10) So, if you set -〇 here, you will hear a roar. Furthermore, if S(τ) is −〇, then 5(0)
=fp (f)df =j2πr ・ ・ ・ ・ ・ (11)
The child is found as the average frequency.

一方、自己相関関数、S(τ)は複素数であるから次の
ように表わせる。
On the other hand, since the autocorrelation function S(τ) is a complex number, it can be expressed as follows.

S(τ)=A(τ)eJφ” ・・(12)ただし、 A (r)=  Flll「−−−−・(13)である
。また自己相関関数の性質から S(0) の比を次のように変形できる。
S(τ)=A(τ)eJφ"...(12) However, A(r)=Fllll"-----(13).Also, from the properties of the autocorrelation function, the ratio of S(0) is It can be transformed as follows.

従って、(11)式と(15)式からPはとなり自己相
関関数の位相角ψ(τ)より求めることができる。ただ
し位相角の微分値φ(0)はτ φ(0)=Oとして近似式 %式%) で求めることができる。従って(14)式が示す通り豆
と■とによりφ(τ)が求められ、(17)式よりφ(
0)が求められるのでf′は、・・・・・(18) で与えられる。
Therefore, from equations (11) and (15), P becomes and can be determined from the phase angle ψ(τ) of the autocorrelation function. However, the differential value φ(0) of the phase angle can be obtained using the approximate expression % Formula %) where τ φ(0)=O. Therefore, as shown in equation (14), φ(τ) can be found from the beans and ■, and from equation (17), φ(
0) is obtained, f' is given by...(18).

一方、分散演算器68においては、自己相関器50で得
られたkと丁とにより分散値が求められるが以下にこの
分散演算を説明する。
On the other hand, in the dispersion calculation unit 68, a dispersion value is obtained from k and d obtained by the autocorrelator 50, and this dispersion calculation will be explained below.

自己相関関数(12)式の2回微分は次の式で示される
The second differential of the autocorrelation function (12) is expressed by the following equation.

5(0)=△(0)−A (0)(φ(0))’・・・
・・(19) また(9)式の2回微分は R(0)=(j2π)’ ff’ p(f)df辷(j
2π)2r2    ・・・・・(20)で示され、一
方分散値のσ2は一般に f  (f−4”)’p(f)d「 σ2− □ f      p(f)df =F−(F)’         ・・・・・(21)
と定義される。(19)式、(20)式を(21)式に
代入すると近似的に ・ ・ ・ ・ ・ (22) が得られる。これ1よ、S(τ)のパワー5(0)に対
Jる変化率を表わしており、この式からσ2はパワー変
動に比例することが理解6れる。
5(0)=△(0)-A (0)(φ(0))'...
...(19) Also, the second differential of equation (9) is R(0)=(j2π)'ff' p(f)df×(j
2π)2r2 ...(20), while the variance value σ2 is generally f (f-4")'p(f)d" σ2- □ f p(f)df =F-(F )' ・・・・・・(21)
is defined as By substituting equations (19) and (20) into equation (21), approximately... (22) is obtained. This 1 represents the rate of change of S(τ) with respect to the power 5(0), and from this equation it can be understood that σ2 is proportional to the power fluctuation.

ここで、S(τ)はづでに正規化された複素信号71に
よりit 11されているので、分散値σ2は次の式に
J:ってhとTにより演算することができる。
Here, since S(τ) has already been calculated by the normalized complex signal 71, the variance value σ2 can be calculated using h and T according to the following equation.

σ ’   −−−(1−J  R’   −ト 丁 
2  )2π2τ2 ・・・・・〈23) すなわち、分散演算器68では二乗p器70a、70b
により自己相関器50で演算された豆、■が2乗されR
’ 、T’となり、このに2とT2は加算器72によっ
て加算されてR24■2となる。
σ' ---(1-J R'-to Ding
2) 2π2τ2 ...<23) That is, in the distributed computing unit 68, the square p units 70a and 70b
The beans calculated by the autocorrelator 50 are squared and R
, T', and 2 and T2 are added by the adder 72 to become R242.

これは分散値器74により(23)式に従って演算され
、分散値σ2が演算される。
This is calculated by the variance value calculator 74 according to equation (23), and the variance value σ2 is calculated.

以上のように演算された平均周波数でと分散値σ2は超
音波受信信号の一定領域G内の値であり、この領域Gを
少しずつ移動させてイれぞれについてでと02を順次演
算する。このようにしく求めた波形が第3図に示されて
いる。
The average frequency and variance value σ2 calculated as above are the values within a certain region G of the ultrasonic reception signal, and this region G is moved little by little and 02 is calculated for each region one by one. . The waveform thus obtained is shown in FIG.

次に実施例に83いては、生体組織内減袋係数を演*す
る減衰係数演算器76が設【ノられており、前記パワー
′スペクトルの平均周波数でと分散(11i 。
Next, in the embodiment 83, an attenuation coefficient calculator 76 is provided which calculates the bag reduction coefficient in living tissue, and the average frequency and variance (11i) of the power spectrum are calculated.

2によって減衰係数演算される。The damping coefficient is calculated by 2.

減衰係数の演算方法は、平均周波t/IPの微分値を分
散値r割ることにより求めることができるが、本実施例
においては、第3図(a)に示されるように、時間Qを
保ったA点とB点を設定し、A点での平均周波数rAと
B点での平均周波数で8との差を分散値σ2で割ること
にJ、り求めている。
The attenuation coefficient can be calculated by dividing the differential value of the average frequency t/IP by the dispersion value r, but in this example, the time Q is maintained as shown in Fig. 3(a). Point A and point B are set, and J is determined by dividing the difference between the average frequency rA at point A and the average frequency rA at point B, which is 8, by the variance value σ2.

すなわち、平均周波数+l′A−fsを前述した平均周
波数子の微分値とみなしたもの(・あり、Δf=FA−
#Bとすると減衰係数は υ 6 で示される。
In other words, the average frequency +l'A-fs is regarded as the differential value of the average frequency factor mentioned above (with, Δf=FA-
When #B is used, the damping coefficient is expressed as υ 6 .

従って、減衰係数演算器76においては、まずディレー
ライン78により時間Qだけ訂延された平均周波数r8
が演Qされ減衰器80に入力されることにより、この減
衰器80に1でに入力されているfAとの差Δ1が演算
される。次に割算器82では分散値σ2が入ツノされて
おり、減衰器80によって得らてだ△fを割ることによ
って減衰係数αが演算される。この減衰係数αは平均回
路によって前述した自己相関器50と同様方v1で平均
化され、平均lit 5 fJディレーライン84、加
算器86、重み角回路88によって演算される。第4図
には減衰係数演算器の各演算処理によって演算される(
を号が示され、最終的に得られる減衰係数の平均値αが
第4図(C)に示されるように安定した信号どなり、こ
れは生体内の減衰係数を示す信号となる。
Therefore, in the attenuation coefficient calculator 76, first, the average frequency r8 corrected by the time Q by the delay line 78 is calculated.
is calculated and inputted to the attenuator 80, thereby calculating the difference Δ1 from fA that is already inputted to the attenuator 80. Next, the divider 82 inputs the dispersion value σ2, and the attenuation coefficient α is calculated by dividing the value Δf obtained by the attenuator 80. This attenuation coefficient α is averaged by an averaging circuit in the same way as the autocorrelator 50 described above, and is calculated by an average lit 5 fJ delay line 84, an adder 86, and a weighting angle circuit 88. Figure 4 shows the (
The average value α of the attenuation coefficients finally obtained becomes a stable signal as shown in FIG. 4(C), which becomes a signal indicating the attenuation coefficient in the living body.

以上のJ:うにして求めたパワースペクトラムの平均周
波数Cと分散値σ2)又は生体内の減衰係数は画像信号
に変換されてCRT30の画面上に選択的に切り換え表
示され、実施例におい−(は例えば減衰係数の変化に対
応し色を決め(おり、1体内の各位置における減衰係数
の変化を色の変化として表示さけることができる。
The average frequency C and dispersion value σ2 of the power spectrum obtained in the above J: method or the in-vivo attenuation coefficient are converted into image signals and selectively switched and displayed on the screen of the CRT 30. For example, a color is determined in response to a change in the attenuation coefficient, and a change in the attenuation coefficient at each position within the body can be displayed as a change in color.

[発明の効!!!] 以上説明じたように、本発明にJ、れば、自己相関を用
いてパワースペクトラムの平均周波数と分散とを実時間
で求め、必要に応じて減衰係数演算を行うことによって
生体内の減殺係数を実時間で求めることが可能となり、
このことは、9一体内のそれぞれの位置での組織の詳細
にDる形態的あるいは定性的な分析が極めて容易となる
[Efficacy of invention! ! ! ] As explained above, according to the present invention, the average frequency and dispersion of the power spectrum are determined in real time using autocorrelation, and the attenuation coefficient is calculated as necessary, so that the in-vivo attenuation can be achieved. It is now possible to find the coefficients in real time,
This makes detailed morphological or qualitative analysis of the tissue at each position within the 9-piece structure extremely easy.

従って、超音波診断においても例えば異常組織が良性で
あるか悪性であるかのいわゆる組織診断が可能となり、
また病巣の進行状況その他のイj益な情報を画像表示す
ることが容易となり、B’E−ドあるいはMモードの画
像とg1用Jることによって種々の診断に貢献すること
ができる。
Therefore, in ultrasonic diagnosis, for example, it is possible to perform so-called tissue diagnosis to determine whether abnormal tissue is benign or malignant.
Further, it becomes easy to display images of the progress status of lesions and other useful information, and by combining them with B'E-mode or M-mode images, it is possible to contribute to various diagnoses.

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

第1図は本発明に係る超音波診l1Ii装置の好適な実
施例を示でブロック回路図である。 第2図、第3図、第4図は本実施例において、超音波受
信信号の各演算器での演算処理の説明図である。 10 ・・・ 水晶発振器 12 ・・・ 分周周期回路 18 ・・・ 探触子 20 ・・・ 被検体 30 ・・・ CRI 36 ・・・ 複素18号変換器 38a、38b ・・・ ミキ勺 40 ・・・ 低域フィルタ 44 ・・・ 正規化器 46 ・・・ 絶対1avi算器 48a、48b−・・ 割韓器 50 ・ 自己相関器 52a、52b  ・・・ ディレーライン54a  
、  54b  、  56a  、  56b   
 −)卦 詐 器58a、58b  ・・・ 加減算器 66 ・・・ 平均周波数演算器 68 ・・・ 分散演算器 7Qa、70b  ・・・ 二乗糎器 72 ・・・ 加算器 74 ・・・ 分散値器 76 ・・・ 減衰係数演算器 78 ・・・ ディレーライン 80 ・・・ 減算器 82 ・・・ 割算器。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a preferred embodiment of the ultrasonic diagnostic I1Ii device according to the present invention. FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 are explanatory diagrams of arithmetic processing of ultrasonic reception signals in each arithmetic unit in this embodiment. 10...Crystal oscillator 12...Divide period circuit 18...Probe 20...Object 30...CRI 36...Complex number 18 converters 38a, 38b...Miki 40 ... Low-pass filter 44 ... Normalizer 46 ... Absolute 1avi calculator 48a, 48b - ... Sapphire device 50 - Autocorrelator 52a, 52b ... Delay line 54a
, 54b , 56a , 56b
-) Trigram decoder 58a, 58b...Adder/subtractor 66...Average frequency calculator 68...Dispersion calculator 7Qa, 70b...Squaring unit 72...Adder 74...Dispersion value unit 76... Attenuation coefficient calculator 78... Delay line 80... Subtractor 82... Divider.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)超音波パルスビームを一定の繰返し周波数で生体
内に送信し反射波を受信増幅して表示する超音波診断装
置において、互いに複素関係にある一組の複素基準信号
と受信高周波信号とを混合して受信高周波信号を複素信
号に変換する複素信号変換器と、前記複素信号の遅れ時
間を設けて複素信号の自己相関を演算する自己相関器と
、前記自己相関関数の位相から平均周波数を演算する平
均周波数演算器と、自己相関関数のパワー変動から分散
を演算する分散演算器とを含み、生体内からの超音波受
信信号のパワースペクトラムを解析してパワースペクト
ラムの平均周波数又は分散を実時間で測定することを特
徴とする超音波診断装置。
(1) In an ultrasonic diagnostic device that transmits an ultrasonic pulse beam into a living body at a constant repetition frequency and receives, amplifies, and displays the reflected waves, a set of complex reference signals and received high-frequency signals that have a complex relationship with each other are used. a complex signal converter that mixes and converts a received high frequency signal into a complex signal; an autocorrelator that calculates the autocorrelation of the complex signal by providing a delay time for the complex signal; and an autocorrelator that calculates the average frequency from the phase of the autocorrelation function. It includes an average frequency calculator that calculates the average frequency and a variance calculator that calculates the variance from the power fluctuation of the autocorrelation function, and analyzes the power spectrum of the ultrasonic reception signal from within the living body to calculate the average frequency or variance of the power spectrum. An ultrasonic diagnostic device that measures time.
(2)特許請求の範囲(1)記載の装置において、前記
平均周波数と分散値から減衰係数を演算する減衰係数演
算器を設け、生体内の減衰係数を実時間で測定し、減衰
係数の変化を表示することを特徴とする超音波診断装置
(2) In the apparatus according to claim (1), an attenuation coefficient calculator is provided to calculate an attenuation coefficient from the average frequency and the dispersion value, and the attenuation coefficient in the living body is measured in real time, and the attenuation coefficient changes. An ultrasonic diagnostic device characterized by displaying.
(3)特許請求の範囲(1)、(2)記載の装置におい
て、Bモード上の超音波診断像と前記パワースペクトラ
ムの平均周波数の変化、分散の変化又は超音波受信信号
の減衰係数の変化を同時に若しくは別々に異なった色を
用いて表示することを特徴とする超音波診断装置。
(3) In the apparatus according to claims (1) and (2), a change in the average frequency, a change in dispersion, or a change in the attenuation coefficient of the ultrasonic received signal between the ultrasonic diagnostic image on B mode and the power spectrum. An ultrasonic diagnostic device characterized by displaying images simultaneously or separately using different colors.
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