JPH0614930B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH0614930B2
JPH0614930B2 JP60031148A JP3114885A JPH0614930B2 JP H0614930 B2 JPH0614930 B2 JP H0614930B2 JP 60031148 A JP60031148 A JP 60031148A JP 3114885 A JP3114885 A JP 3114885A JP H0614930 B2 JPH0614930 B2 JP H0614930B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、超音波診断装置に係り、特に、生体内の運動
部分の運動速度分布、速度分散、反射強度を正確に測定
して表示する超音波診断装置に適用して有効な技術に関
するものである。
〔背景技術〕
生体内の運動部分の運動速度を測定し、2次元に表示す
ることのできる従来の超音波診断装置は、例えば、特開
昭58−188433号公報に記載されるように、超音
波振動子による超音波の送波と受波の方向が同一である
通常の超音波の送常波方式を用い、超音波ビーム通過線
上にある生体内運動部分の速度分布を測定し、これを微
少量ずらすことを繰り返すことにより、表示装置に生体
内運動部分の速度分布像を2次元に表示している。
しかしながら、生体内運動部分の速度測定の精度を良く
するためには、生体内の同一方向に多数回の超音波送受
波を行わなくてはならず、また、超音波の速度に由来す
る完像時間の制限のため、リアルタイムで表示されるフ
レームレートは必ずしも満足でなかつた。すなわち、生
体内において超音波を距離1mm往復させる時間は略1.
3μsecかかり、例えば、180mm往復させるには略
1.3×180μsecかかる。超音波ドップラ効果を用
いて血流速度及び速度分散を求め、診断資料とする場
合、何度も超音波ビームを打ち出さなければならない。
例えば、180mmの深さの物体を検査する場合、一方向
に10回打ち出したとすると、1.3×180×10μ
secかかる。そして、1画面を形成するのに、走査線が
50本必要であるとすると、1.3×180×10×5
0μsecの時間がかかってしまうという問題があった。
さらに、例えば、心臓の壁のように測定対象である血流
に比較して運動速度が遅く、かつ、その反射強度が血流
に比較して著しく強度なため血流速度測定の障害となる
生体内低速運動部分、又は、固定部分の信号成分は、送
波繰り返し周波数の近傍にある程度の広がりを持って存
在するため、前記公知の方法では、単一消去型の1チャ
ンネル複素信号キャンセラを用いているため、心臓の壁
等の生体内低速運動部分又は固定部分からの信号成分に
除去できないという問題があった。
従来の生体内速度分布を2次元に表示することのできる
超音波診断装置における一表示例として、走査領域略55
゜、診断深度略14cm、走査線本数32本の場合があり、こ
の表示画像は、第9図の右半分の実線部分Aに示すよう
な破れ傘状になり、特に深い深度部での表示画像は、櫛
歯状になり分解能に欠けるという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、生体内運動部の2次元表示を行う超音
波診断装置の音速に由来する完像時間の制限を取り除
き、診断に充分な走査領域、走査本数、フレームレート
を有し、低速度の血流成分まで測定することができる技
術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、生体内運動部分の速度分布を2次元に表示す
ることのできる超音波診断装置において、超音波出射方
向と超音波受波方向が微少量異なる超音波並列受波方式
を用いることにより、表示画像のフレームレートの増加
をはかるものである。さらに、前記並列受波方式を採用
した装置において帰還付多重消去型多チャンネル複素信
号キャンセラを設けることにより、超音波反射信号から
生体内における低速運動部分又は固定部分からの反射波
による信号成分を除去し、生体内の運動信号成分のうち
必要とする血流信号成分を精度良く抽出することができ
るようにしたものである。
また、並列受波回路の受波感度を補正する感度補正回路
を設けることにより、画像の乱れの少ない良品質の断層
像及び生体内の運動部分の速度分布像を得ることができ
るようにしたものである。
〔発明の構成〕
以下、本発明の構成について、実施例とともに説明す
る。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付けその繰り返し説明は省略
する。
第1図乃至第16図は、本発明の一実施例の超音波診断
装置を説明するための図であり、第1図は、その超音波
診断装置の全体の概略構成を示すブロック図、第2図
は、受波回路の並列詳細構成を示すブロック図、第3図
及び第4図は、並列受波回路の原理を説明するための説
明図、第5図乃至第8図は、並列受波方式を用いて表示
される表示画像の例を示す図、第9図は、従来の超音波
受波方式と本実施例の並列受波方式による表示画像を比
較するための図、第10図は、単一消去型キャンセラの
構成を示すブロック図、第11図は、帰還付多重消去型
キャンセラの一実施例の、帰還付二重型キャンセラの構
成を示すブロック図、第12図は、単一消去型、帰還付
二重消去型、理想的なキャンセラの速度レスポンスを示
す図、第13図は、キャンセラ入力の一実施例の周波数
特性を示す図、第14図は、キャンセラ入力が第13図
で示されるときの単一消去型、帰還付二重消去型、理想
的なキャンセラの出力の周波数特性を示す図、第15図
は、帰還付二重消去型キャンセラの一実施例の詳細な構
成を示すブロック図、第16図は、感度補正演算処理回
路の一実施例の2チャンネルレベル差補正回路の構成を
示すブロック図である。
第1図において、1は超音波ビームを送受するための探
触子であり、第2図に示すようにn個の短冊状振動子
(以下、エレメントという)をアレー状に並べることに
よりトランスジューサを構成したものである。その探触
子1の各エレメント#1〜#nは、切換回路2に接続れ
ている。
この切換回路2は、n個のエレメント#1〜#nから順
にk個のエレメントを選択し、送波回路3の送波パルサ
ー3A(P〜P)及び受波増幅器4A(R
)に接続する動作を行うためのものである。前記送
波パルサー3Aは送波回路3の送波位相制御回路3Bに
接続され、位相制御されたパルスを作成する。受波増幅
器4Aの出力は、受波整相回路4及び5に導かれる。こ
れらの受波整相回路4及び5は、前記各エレメントから
の受波信号の位相を制御することにより、各々の受波指
向性をずらせることが可能となっている。なお、本実施
例の並列受波技術の詳細については、後で述べる。
前記受波整相回路4、5の出力は、それぞれ複素信号変
換器100、101に供給されて複素信号に変換され
る。この複素信号変換器100、101は、それぞれ位
相検波器を含む一組の混合器6、7、8、9を有し、各
混合器6、7、8、9において、前記受波整相回路4、
5の受波信号がそれぞれ複素基準信号71、72と演算
される。複素基準信号71、72は、安定な高周波数信
号を発生する水晶発振器(OSC)10の出力を同期回
路11を用いて探触子振動周波数70に応じた信号と、
血流方向指示のため、これを移相器12を用いて90゜位
相をずらしたものであり、混合器6、7、8、9から受
波信号に対応した複素信号を出力することができる。す
なわち、各混合器6、7、8、9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両周波数の
和と差の周波数の信号を出力し、これら両信号が低域通
過フイルタ81、82、83、84に供給され、受波信
号のうち不要な高周波信号成分が除去される。
前記複素信号変換器100、101において、混合器
6、7、8、9により復調された受波信号は、低域通過
フイルタ81、82、83、84により、各々式(1)、
式(2)のようになる。
cos2πfdt……(1) sin2πfdt……(2) 但し、fd:ドップラ偏移周波数。
すなわち、前記受波信号は前記式(1)を実数部、式(2)を
虚数部とする複素信号に変換されたことになり、これら
両信号は次の複素式(3)によって示すことができる。
=cos2πfdt+isin2πfdt……(3) このように複素変換された信号Zは、アナログ・デジ
タル(A/D)変換器85、86、87、88によつて
デジタル信号に変換され、次段の帰還付多重消去型複素
信号キャンセラの一実施例である帰還付二重消去型複素
信号キャンセラ102、103に入力されるようになっ
ている。前記アナログ・デジタル変換器85、86、8
7、88にはクロック信号73が供給され、このクロッ
ク信号73によるサンプリングが行われている。
102、103は帰還付多重消去型複素信号キャンセラ
の一実施例の帰還付2重消去型の複素信号キャンセラで
あり、血流等の運動速度測定に著しい妨害となる生体内
の動きの遅い部分又は固定部分からの反射信号成分を除
去するためのものである。この帰還付二重消去型の複素
信号キャンセラ102、103の詳細については後で述
べる。
前記複素信号変換器100、101によって抽出された
ドップラ成分を持つ各チャンネルの複素信号から、生体
内の運動部分の運動分布を測定するために、自己相関器
104、105を用いる。
自己相関器104、105の構成及び演算方法について
は、特開昭58−188433号公報に詳しく記載され
ている。
この自己相関器104、105の出力は、各々 S=R+iI……(4) S′=R′+iI′……(5) 但し、S、S′:自己相関出力、 R、R′:自己相関出力の実数成分 I、I′:自己相関出力の虚数成分 で表わされ、複素相関が演算される。この自己相関出力
は、速度演算器106、107によって自己相関出力
S、S′の偏角θ、θ′が次式(6)、式(7)から求められ
る。
θ=tan-1I/R=2πfdT……(6) θ′=tan-1I′/R′=2πfd′T……(7) 但し、fd、fd′:ドップラ偏移周波数 T:超音波送信繰り返し周期 この結果、ドップラ偏移周波数fd、fd′は、 fd=θ/2πT……(8) fd′=θ′/2πT……(9) として前記偏角θ、θ′からきわめて容易に速度演算器
106、107により求められる。
すなめち、送信繰り返し周期Tは定数であるから、偏角
θ、θ′はドップラ偏移周波数fd、fd′、すなわ
ち、血流速度に比例することとなり、また、相関I、
R、I′、R′はそれぞれ正及び負の値を取るので、偏
角θ、θ′は±πの間測定可能となり、これによって運
動速度の方向を知ることができる。
前記偏角θ、θ′を式(6)、(7)に基づいてI、R、
I′、R′から求めるには、I、I′及びR、R′の取
り得る数値に対応する偏角θ、θ′の値をあらかじめR
OM(Read Only Memory)に書き込んだテーブルを作成
し、このテーブルから入力I、I′及びR、R′に対応
した偏角θ、θ′を読み出すことにより行うことがで
き、高速演算が可能である。このような演算方式は、前
記の各種の演算器にも適用することができる。
前述の演算結果を用いて表示装置上に2次元で表示する
ためのエンコーダ19を用い、前記演算結果に対応する
大きさの信号を作成する。
次に、並列受波方式に用いた受波装置の各チャンネル間
の受波感度のレベル差及びノイズ差があった場合、表示
装置に表示される生体内速度分布像には、超音波ビーム
の方向ごとに画像の乱れが生じる。また、実際の超音波
診断装置においても、並列受波装置の各チャンネル間に
は、受波感度のレベル差、ノイズ差は存在する。
そこで、並列受波装置の受波感度のレベル差、ノイズ差
に起因する生体内血流速度分布像等の診断に不要な画像
の乱れを除去するために、生体内の打ち出した超音波パ
ルスビームの反射波を同時に並列受波し、エンコーダ1
9によりコード化された生体の内運動部分の血流等の信
号の重み付け演算を行う演算手段と、前記同時演算血流
信号と、この信号と隣りの演算血流信号とによる重み付
け演算を行う演算手段とからなる感度補正回路54(以
下、2チャンネルレベル差補正回路という)を用いる。
この2チャンネルレベル差補正回路の構成及び演算方法
については、特願昭59−255920号の(特開昭6
1−135641号公報)の明細書及び図面に詳しく記
載されている。
前記2チャンネルレベル差補正回路54は、次の実験相
関式(10)に基づく演算を施すことにより、隣り合う2チ
ャンネル間のレベル差を補正するものである。
但し、M:実験結果から設定される任意の実数 D:感度補正された演算血流信号 Dn:被験体のある深さで反射された超音波が受波され
るエレメントの動作順(時系列)に演算血流信号を右方
向に並べた時のある時刻tの演算血流信号 Do:演算血流信号Dnの1つの右の演算血流信号。
次に、2チャンネルレベル差補正回路54の一実施例を
第16図に示す。
すなわち、生体内に打ち出した超音波ビームの反射波を
同時に並列受波した演算血流信号に重み付け演算を行う
第3演算器60、1チャンネル分の演算血流信号を記憶
させるためのラインメモリ61及び前記同時に受波した
演算血流信号とこの演算血流信号の隣りの演算血流信号
とによる重み付け演算を行う第4演算器62からなり、
この制御は同期回路11により行われるようになってい
る。
この2チャンネルレベル差補正回路54を用いることに
より、並列受波装置の各々のチャンネルの受波感度のレ
ベル差とノイズ差に起因する2次元生体内速度分布像の
表示画像の輝度の乱れを除去し、高品質の画像を得るこ
とができる。
20は画像メモリであり、2チャンネルレベル差補正回
路54で得られた信号及び平均速度演算回路17、速度
分算演算回路18で得られた信号を記憶させるためのも
のである。
21はアドレス発生回路であり、画像メモリ20の書き
込み及び読み出しを行うためのアドレス信号を発生させ
るものである。22はデジタル・アナログコンバータ
(D/A)であり、得られたディジタル信号をアナログ
信号電圧(輝度変調信号)に変換され、切換器23を介
して表示装置24に供給され、BモードあるいはMモー
ドの運動速度分布画像が表示される。
通常の超音波断層像のBモードあるいはMモード表示を
行うための出力信号は、探触子1により受波された2チ
ャンネルの反射信号を増幅し、整相した後、検波回路5
0、マルチプレクサ13′、並列受波装置の受波感度の
レベル差、ノイズ差に起因する画像の乱れを除去するた
め、生体内に打ち出した超音波ビームの反射波を同時に
並列受波した受波信号の重み付け演算を行う第1演算手
段と、前記同時受波信号とこの受波信号の隣りの受波信
号とによる重み付け演算を行う第2演算手段とからなる
演算処理機構を有する2チャンネルレベル差補正回路5
5を用いる。この2チャンネルレベル差補正回路55の
構成は、第16図に示すものと同じものを用いる。2チ
ャンネルレベル差補正回路55により、補正された受波
信号は画像メモリ20′に書き込まれる。22′はデジ
タル・アナログコンバータであり、得られたディジタル
信号をアナログ信号電圧(輝度変調信号)に変換し、切
換回路52を介して表示装置24に供給される。表示装
置24上には、表示制御回路53により、通常の断層画
像と生体内速度分布像の両者を選択的にあるいはこれら
の両画像を重ね合わせた表示を行うことができる。
また、本実施例におて、エンコーダ19をカラーエンコ
ーダとして用いて、反射強度、平均速度、速度分散の演
算結果に応じた大きさの信号で、赤色(R)、緑色(G)、青
色(B)の3原色に分解し、表示装置24のブラウン管と
してカラーブラウン管を用いて生体内速度分布像を色彩
表示することも可能である。
次に、前述の並列受波方式の詳細について説明する。
超音波の送受波の方向を微少量異ならせて、超音波振動
子の間隔より狭い間隔の超音波送受波総合指向性を得る
方法として、 (1)送波と受波とで互いに異なる超音波振動子群を用
いて送波による指向性と受波による指向性とを互いに異
ならせ、これらを合成して両者の中間の総合指向性を得
る方法(例えば、特公昭57−35653号公報参照)
がある。すなわち、第3図のように探触子1のn個の短
冊状のエレメントのうち、エレメント#1〜#5を励振
すれば、送波ビームは、通常では用いた振動子の中間の
軸上T1(一点鎖線表示)方向にある。この時にR1方
向の反射エコーを受波するには、エレメント#1〜#5
を用い、R2方向の反射エコーを受波するには、エレメ
ント#1〜#6を用いて、2方向に受波器の指向特性を
もたせる。これにより、送受波総合の指向性は、各々T
R1、TR2の両方向にある。
(2)受波において1組のエレメントを用い、この受波
信号を2つの受波整相回路に導き、受波整相回路内の各
エレメントからの信号の位相を制御することにより、各
々の受信指向性をずらせる方法(例えば、特公昭56−
20017号公報参照)がある。すなわち、第4図のよ
うに#1〜#5の各エレメントは各々遅延回路TA1
B1〜TA5、TB5に接続する。Aグループの遅延
回路は加算器200へ、Bグループの遅延回路は加算器
200′に接続される。各遅延回路の遅延量は、Aグル
ープについてはA点、BグループについてはB点からの
音波が各エレメントに到達する時間差(音路差)に相当
する遅延時間で与えられる。すなわち、A点はB点から
の超音波信号が各エレメントに入射して音圧に変換さ
れ、各エレメントからの信号が加算器200又は加算器
200′の入力端が全て同位相となる遅延量が与えられ
る。このような構成の2組の受波整相回路では、同一の
エレメントを用いて2方向の指向性を得ることができ
る。
例えば、第5図のように、走膏領域が50゜、一画面あた
りの走査本数が50本、診断深度が100mm、フレームレー
トが15フレーム毎秒の場合、並列受波方式を用いること
により、実際には超音波ビームを生体内に発射するのは
実線で示した25本の走査線分だけでよく、前記と同じ走
査領域、走査本数、診断深度のとき、実像時間を約1/2
に短縮することが可能となる。これにより、フレームレ
ートが約2倍の30フレーム毎秒となる。
また、第5図と同じ走査領域、診断深度、フレームレー
トとすると、第6図のように、走査線密度を約2倍の1
画面あたり100本となる。
また、第5図と同じ走査本数、診断深度、フレームレー
トとすると、第7図のように走査領域が約2倍の100゜
となる。また、第5図と同じ走査領域、走査本数、フレ
ームレートとすると、第8図のように診断深度が約2倍
の200mmとなる。
以上をまとめると、並列受波方式を用いる利点は次のよ
うになる。
(1)走査本数が一定のとき、 フレームレートの向上がはかれる。
診断深度を深くすることができる。
(2)走査本数を変えた場合、 走査線密度を上げることができる。
走査領域を広げることができる。
また、これらの効果を組み合わせることも可能である。
そこで、第9図右半分の実線部Aに示す場合と同一の条
件で並列受波方式を用いると、走査線本数が一画面で64
本となるため、前記(2)−の効果により得られる表示
画像は、第9図の左半分の実線及び破線に示すようにな
り、深い深度部においても生体内の運動部分の速度分布
を測定するのに充分な分解能を有し、診断に有効な生体
内速度分布表示画像を提供することができる。
次に、受波された信号から、血流等の運動速度の速い物
体によりドップラ偏移を受けた信号を抽出する本実施例
の詳細について述べる。
生体内の血流等の運動部分の情報を有するドップラ成分
のみを抽出し、生体内固定部分及び心臓の壁のような部
分は、被測定対象である血流に比較して運動速度が遅
く、かつ、反射強度が血流に比較して通常反射信号が強
大なため血流速度測定に著しい妨害を与える。このよう
な生体内固定部分及び、運動速度の遅い部分の反射信号
成分を除去するために、帰還付多重消去型複素信号キャ
ンセラの一実施例の帰還付二重消去型2チャンネル複素
信号キャンセラ(以下、帰還付多重消去型キャンセラと
いう)を設ける。
このキャンセラの動作を説明するために、最初の帰還な
しの単一消去型キャンセラについて述べ、後に帰還付二
重消去型キャンセラについて述べる。
第10図に示す単一消去キャンセラは、ディレーライン
112と減算器114から構成され、ディレーライン1
12は繰り返し信号の1周期(T)に一致する遅延時間を
有し、このディレーライン112は、例えば、1周期の
中に含まれるクロックパルスの数に等しい記憶素子から
成るメモリ又はシフトレジスタを用いる。ディレーライ
ン112には減算器114が接続されており、減算器1
14によつてディレーライン112の入力、すなわち現
時刻の信号と、その出力、すなわち1周期前の信号とを
同一深度において逐次両者の差を演算する。このとき現
時刻の入力Eと出力Eの入出力関係式は式(11)のよ
うになる。
=E(εPT−1)……(11) 但し、P=jω,ω:角速度 復調後の超音波信号、すなわちキャンセラの入力信号を
周波数分析すると、第13図のB〜Bに示すよう
な、心臓の壁のように動きの遅い部分又は固定部分とみ
なした生体内臓器の反射信号による周波数成分と、第1
3図のA〜Aに示すような血流等の運動速度の速い
物体によりドップラ偏移を受けた反射信号による周波数
成分とが存在する。心臓の壁のように完全に固定してい
ない臓器による反射信号の周波数成分は、第13図のB
〜Bに示すように、繰り返し周波数の近傍にある程
度の幅をもつ。
生体内の低速運動部分及び固定部分による反射信号の周
波数成分を完全に除去し、血流等の運動速度の速い物体
によるドップラ偏移を受けた信号の周波数成分のみを抽
出する理想的なキャンセラの速度レスポンスは、第12
図のCに示すようになり、キャンセラ入力信号の周波数
成分を第13図に示すものとすると、キャンセラの出力
は第14図のA01〜A04に示すようになり、心臓の
壁のように動きの遅い部分又は固定部分とみなした生体
臓器の反射信号の信号成分は、完全に除去される。
キャンセラの入力信号の周波数成分を第13図に示すも
のとすると、第10図で示した単一消去型キャンセラに
よる出力は、第14図のA11〜M14及びB11〜B
14に示すようになり、第13図のB〜Bに示した
動きの遅い目標又は固定目標の信号成分を充分に除去で
きない。
そこで、生体内固定部分及び心臓の壁のような低速運動
部分からの信号成分を確実に除去し、血流等の運動速度
の速い物体によりドップラ偏移を受けた信号成分を通過
させるキャンセラとして、本実施例では、帰還付多重消
去型キャンセラの一実施例として帰還付二重消去型キャ
ンセラ102、102′、103、103′を用いてい
る。
次に、この帰還付二重消去型キャンセラ102、10
2′、103、103′の詳細構成について第11図を
用いて説明する。
帰還付二重消去型キャンセラ102、102′、10
3、103′の一実施例の構成は、第11図に示すよう
に、ディレーライン112及び113と、減算器11
4、115、116及び加算器117と、ディレーライ
ン113の出力をK倍の帰還量をもってEiから減算
させるための帰還ループ118及びディレーライン11
3の出力をK倍の帰還量をもってEに加算させるた
めの帰還ループ119によって構成される。この場合の
入力Eiと出力Eの入出力関係式は、式(12)のように
なる。
速度レスポンスは、第12図のBに示すようになる。
前記式(12)からもわかるように、K、Kの値を変え
ることにより、速度レスポンスが変化し、例えば、
、Kをともに零とすると、その速度レスポンス
は、B′のようになる。このように、目的の範囲の速度
レスポンスが得られるようにK、Kの値を選択する
ことにより、表示したいドップラ(周波数)偏移の範囲
を変えることができ生体内の動きの遅い運動部分又は固
定された部分からの反射信号成分を除去できる。
第12図において、ある一定の速度レスポンスP以上に
ならない速度レスポンスの谷の部分は、単一消去型キャ
ンセラの場合ではPとなり、帰還付二重消去型キャン
セラの場合ではPとなる。このように帰還付二重消去
型キャンセラでは、谷の幅が狭くなり、低速度の血流成
分まで検出することが可能になる。しかし、帰還付二重
消去型キャンセラは、単一消去型キャンセラに比較して
ディレーライン回路が2個あり、書き込み回数が増加し
てしまうという問題点があるが、前記並列受波方式を用
いることにより、フレームレートの向上をはかることが
できるので、前記問題点を解消することができる。
帰還付二重消去器を用いたキャンセラの入力信号の周波
数成分を第13図に示すものとするとき、キャンセラの
出力は、第14図のA21〜A24、B21〜B24
示すようになる。この結果を単一消去器を用いたキャン
セラの出力(A11〜A14、B11〜B14)及び理
想的なキャンセラの出力(A01〜A04)と比較する
と、 Ai<AiAi Bi>Bi0 但し、(i=1〜4) となり、帰還付二重消去器を用いたキャンセラは、単一
消去器を用いたキャンセラよりも、理想的なキャンセラ
に動作が近く、生体内の低速運動部分及び固定部分から
の信号成分を除去し、血流によりドップラ偏移を受けた
信号成分を通過させるキャンセラとして有効である。
次に、帰還付二重消去器を用いたキャンセラの実施例を
第15図に示す。
第15図において、114、115、116は減算器、
117は加算器、118、119はセレクタ(帰還ルー
プ)、120は外部制御回路、RAM(Random Access M
emory)はメモリ、RC1乃至RC6はラッチである。
本実施例の帰還付二重消去型キャンセラは、第15図に
示すように、一周期(T)分の遅延量を持たせるディレ
ーラインに、読み書き自由なメモリRAMを用い、K
倍、K倍の帰還量を持たせる帰還ループにセレクター
118、119を用いたものである。帰還量の制御は、
スイッチ等の外部制御回路120によって外部から制御
可能である。本実施例においては、並列受波回路によっ
て受波された2チャンネルの信号が、90゜位相差の異
なる復調信号によって復調されるため、計4個の復調さ
れた信号がキャンセラに入力される。そこで、キャンセ
ラの入力と出力にラッチを設け、これをラッチするタイ
ミング、RAMの書き込み、読み出しのためのタイミン
グ及びRAMの入出力をラッチするタイミングの制御は
同期回路11によって行い、4個の復調された信号をキ
ャンセラにおいて処理を行う。
以上の説明からわかるように、本実施例によれば、以下
に述べるような効果を得ることができる。
(1)超音波パルスドップラ法を用いて生体内運動部の
速度分布を2次元に表示することが可能な超音波診断装
置の超音波受波方式において、受波整相回路4及び5等
からなる並列受波方式を用いることにより、完像時間の
短縮がはかれ、次に述べる〜のうち少なくとも1つ
または、これらの組み合わせの効果を得ることができ
る。
フレームレートを上げることが可能になり、これによ
り画像のチラツキを少なくすることができる。
走査線密度を上げることが可能であり、これによりち
密な像を得ることができる。
走査領域を広げることが可能であり、これにより、広
範囲な診断領域を得ことができる。
診断深度を深くすることが可能であり、これにより、
例えば心臓の長軸の血流速度分布像を得るのに有効であ
る。
(2)帰還付多重消去型複素信号の一実施例として帰還
付二重消去型複素信号キャンセラ102、102′、1
03、103′を設けることにより、心臓の壁等の動き
の遅い部分又は固定部分からの反射波による信号成分を
充分に除去し、さらに、所定の速度以上の血流を充分な
強度で検出できる。
(3)前記(2)により、所定速度以上の血流信号に対
しては、キャンセラの速度レスポンスが充分平担となる
ので、速度演算器において生体内速度分布を正確に演算
することができる。
(4)前記(2)の帰還付二重消去型キャンセラの入出
力関係式(12)において、K、Kの値を目的の速度レ
スポンスが得られるように選択することにより、表示し
たいドップラ(周波数)偏移の範囲を変えることができ
る。
(5)並列受波装置の受波感度差による信号の乱れを補
正する2チャンネルレベル差補正回路54、55を設け
ることにより、画像の乱れの少ない良品質な断層像及び
生体内の運動部分の速度分布像を得ることができる。
(6)前記(1)、(2)、(3)、(4)及び(5)
により、良好な診断資料を提供することができる。
以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
言うまでもない。
例えば、前記実施例では、2方向並列受波方式で説明し
たが、必要に応じて3方向以上の並列受波方式にしても
よい。また、帰還付多重消去型多チャンネル複素信号キ
ャンセラとして帰還付二重消去型複素信号キャンセラを
用いた例で説明したが、必要に応じて三重、四重等の帰
還付多重消去型複素信号キャンセラとしてもよい。
〔効果〕
以上説明したように、本発明によれば、以下に述べるよ
うな効果を得ることができる。
(1)超音波パルスドップラ法を用いて生体内運動部の
速度分布を2次元に表示することが可能な超音波診断装
置の超音波受波方式において、並列受波方式を用いるこ
とにより、次に述べる〜のうち少なくとも1つ又は
これらの組み合わせの効果を得ることができる。
フレームレートを上げることが可能になり、これによ
り画像のチラツキを少なくすることができる。
走査線密度を上げることが可能であり、これによりち
密な生体内速度分布像を得ることができる。
走査領域を広げることが可能であり、これにより、広
範囲な診断領域を得ることができる。
診断深度を深くすることが可能であり、これにより、
例えば心臓の長軸の血流速度分布像を得るのに有効であ
る。
(2)帰還付二重消去型の2チャンネル複素信号キャン
セラを設けることにより、心臓の壁等の動きの遅い部分
又は固定部分からの反射波を充分に除去し、さらに、所
定の速度以上の血流を充分な強度で検出できる。
(3)前記(2)により、所定速度以上の血流信号に対
しては、キャンセラの速度レスポンスが充分平担となる
ので、速度演算器において、生体内速度分布を正確に演
算することができる。
(4)並列受波装置の受波感度差による信号の乱れを補
正する回路を設けることにより、画像の乱れの少ない良
品質な断層像及び生体内運動部速度分布像を得ることが
できる。
(5)前記(1),(2),(3)及び(4)により、
良好な診断資料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第16図は、本発明の一実施例の超音波診断
装置を説明するための図であり、 第1図は、その超音波診断装置の全体の概略構成を示す
ブロック図、 第2図は、受波回路の並列(並列受波装置)の詳細構成
を示すブロック図、 第3図及び第4図は、並列受波回路の原理を説明するた
めの説明図、 第5図乃至第8図は、並列受波方式を用いて表示される
表示画像の例を示す図、 第9図は、従来の超音波受波方式と本実施例の並列受波
方式による表示画像の比較するための図、 第10図は、単一消去型キャンセラの構成を示すブロッ
ク図、 第11図は、帰還付二重消去型キャンセラの構成を示す
ブロック図、 第12図は、単一消去型、帰還付二重型、理想なキャン
セラの速度レスポンスを示す図、 第13図は、キャンセラ入力の一実施例の周波数特性を
示す図、 第14図は、キャンセラ入力が第13図で示されるとき
の単一消去型、帰還付二重消去型、理想なキャンセラの
周波数特性を示す図、 第15図は、第11図の帰還付二重消去型キャンセラの
一実施例の詳細な構成を示すブロック図、 第16図は、感度補正演算処理回路の一実施例の2チャ
ンネルレベル差補正回路の構成を示すブロック図であ
る。 図中、1……探触子、3……送波回路、4A……受波増
幅器、4、5……受波整相回路、6、7、8、9……混
合器、10……水晶発振器、11……同期回路、12…
…90゜移相器、13……マルチプレクサ、19……エ
ンコーダ、20……画像メモリ、21……アドレス発生
回路、22……デジタル・アナログコンバータ、23、
52……切換回路、24……表示装置、50……検波回
路、53……表示制御回路、54、55……2チャンネ
ルレベル差補正回路、100、101……複素信号変換
器、102、103……帰還付二重消去型キャンセラ、
104、105……自己相関器、106、107……速
度演算器である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 裕 千葉県柏市新十余二2番1号 株式会社日 立メデイコ大阪工場内 (56)参考文献 特開 昭58−188433(JP,A) 特開 昭61−135641(JP,A) 特開 昭59−105444(JP,A) 特公 昭56−20017(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波パルスビームを一定の繰り返し周期
    で生体内に送波し、その反射波を受波し、この受波信号
    を増幅し、その増幅された受波信号を複数のチャンネル
    で同時に受波整相する並列受波装置と、送波繰り返し周
    波数の整数倍の周波数を有し、互いに複素関係にある一
    組の複素基準信号と増幅された受波信号とを混合して、
    受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、前記自己相関から生体内運動部分の
    速度を演算する速度演算器とを具備し、生体内運動部分
    の運動速度分布を測定及び表示する超音波診断装置であ
    って、前記生体内に打ち出した超音波パルスビームの反
    射波を同時に並列受波した受波信号の重み付け演算を行
    う第1演算手段と、前記同時受波信号とこの受波信号の
    隣りの受波信号とによる重み付け演算を行う第2演算手
    段とからなる第1演算処理機構と、同時に並列受波し演
    算した血流信号の重み付け演算を行う第3演算手段と、
    前記同時演算血流信号とこの信号の隣りの演算血流信号
    とによる重み付け演算を行う第4演算手段とからなる第
    2演算処理機構を設けたことを特徴とする超音波診断装
    置。
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