JPS6377437A - 超音波エコーグラフィによる可動物体検査装置 - Google Patents
超音波エコーグラフィによる可動物体検査装置Info
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- JPS6377437A JPS6377437A JP62229930A JP22993087A JPS6377437A JP S6377437 A JPS6377437 A JP S6377437A JP 62229930 A JP62229930 A JP 62229930A JP 22993087 A JP22993087 A JP 22993087A JP S6377437 A JPS6377437 A JP S6377437A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は少なくとも1つの超音波トランスジューサと、
送信段と、該トランスジューサに戻ってくるエコーグラ
フィック信号を受信し、処理する段とを含み、可動物体
の動きの軸速度、すなわち、該トランスジューサにより
繰返し周期“T”で周期的に送信される超音波励振ビー
ムの軸“Z”上の速度の投影を測定することを可能にす
る超音波エコーグラフィによる可動物体検査装置に関す
るものである。
送信段と、該トランスジューサに戻ってくるエコーグラ
フィック信号を受信し、処理する段とを含み、可動物体
の動きの軸速度、すなわち、該トランスジューサにより
繰返し周期“T”で周期的に送信される超音波励振ビー
ムの軸“Z”上の速度の投影を測定することを可能にす
る超音波エコーグラフィによる可動物体検査装置に関す
るものである。
本発明は心臓や血流のような動く器官のエコーグラフィ
ック検査にきわめて有効に使用することができる。
ック検査にきわめて有効に使用することができる。
超音波エコーグラフィを用いて可動物体を検査する方法
および装置で解決しなければならない技術的問題は、デ
ィスプレイ装置を用いて超音波エコーグラフィック検査
を受けている器官や血流の正確な画像を得るため、調査
対象物体の動きの軸速度をできるだけ正しく評価する必
要があるということである。
および装置で解決しなければならない技術的問題は、デ
ィスプレイ装置を用いて超音波エコーグラフィック検査
を受けている器官や血流の正確な画像を得るため、調査
対象物体の動きの軸速度をできるだけ正しく評価する必
要があるということである。
多年にわたり、この問題に対する種々の解決法が提案さ
れており、特に、所定点における血流速度あるいは少な
くとも超音波トランスジューサによるビーム送信機の軸
上の流速の投影を測定するのにパルス波超音波ドツプラ
システムが広く使用されてきた。さらに最近では、超音
波ビームの通路に沿っての血流速度分布ならびにトラン
スジューサの走査運動により得られる断面にわたっての
血流速度分布を実時間で決定することのできる装置が利
用されるようになっている。これらのシステムの多数は
可動ターゲットにより戻ってくる信号の周波数偏移また
は位相偏移を用いて、それから血流の軸速度を導出する
ようにしており、例えば、ヨーロッパ特許第肌092.
841号には、周期的励振に応じて可動ターゲットから
戻ってくる連続エコー間の位相偏移の測定を用いたこの
種装置に関し記載されている。
れており、特に、所定点における血流速度あるいは少な
くとも超音波トランスジューサによるビーム送信機の軸
上の流速の投影を測定するのにパルス波超音波ドツプラ
システムが広く使用されてきた。さらに最近では、超音
波ビームの通路に沿っての血流速度分布ならびにトラン
スジューサの走査運動により得られる断面にわたっての
血流速度分布を実時間で決定することのできる装置が利
用されるようになっている。これらのシステムの多数は
可動ターゲットにより戻ってくる信号の周波数偏移また
は位相偏移を用いて、それから血流の軸速度を導出する
ようにしており、例えば、ヨーロッパ特許第肌092.
841号には、周期的励振に応じて可動ターゲットから
戻ってくる連続エコー間の位相偏移の測定を用いたこの
種装置に関し記載されている。
しかしながら、位相偏移を用いるこの既知の方法を実行
する装置は、軸方向分解能71zおよび波長λに対する
速度AV/Vの測定精度をリンクする不確定性関係式に
より制限される。
する装置は、軸方向分解能71zおよび波長λに対する
速度AV/Vの測定精度をリンクする不確定性関係式に
より制限される。
したがって、1982年、アカデミツクプレス(Aca
demic Press)に掲載のビー・アトキンソン
(P、 ΔTKINSON)およびジェー・ビー・ウッ
ドコック(J、P、 WOODCOCK)による刊行物
“ドツプラ超音波とその臨床測定への利用(Doppl
er Ultrasound andits Use
in C11nical Measurement)”
の第■章、セクション2.3−aに示されているこの関
係は、軸方向分解能と速度測定精度間に妥協を負わせる
ことになり、これは、速度プロフィールまたは血流イメ
ージの正確な測定と両立不可能である。
demic Press)に掲載のビー・アトキンソン
(P、 ΔTKINSON)およびジェー・ビー・ウッ
ドコック(J、P、 WOODCOCK)による刊行物
“ドツプラ超音波とその臨床測定への利用(Doppl
er Ultrasound andits Use
in C11nical Measurement)”
の第■章、セクション2.3−aに示されているこの関
係は、軸方向分解能と速度測定精度間に妥協を負わせる
ことになり、これは、速度プロフィールまたは血流イメ
ージの正確な測定と両立不可能である。
この点から、フランス国特許第8517851号(特願
昭61−286.103号に対応)には、速度測定精度
が空間的分解能により制限されないような異なるエコー
グラフィック信号処理方法に関し記載されている。これ
は時間分析法で、周波数偏移または位相偏移に関してで
はなく、各パルス信号が送信された後のエコーグラフィ
ック信号の時間の偏移に関して超音波信号のエコーを解
読する方法である。
昭61−286.103号に対応)には、速度測定精度
が空間的分解能により制限されないような異なるエコー
グラフィック信号処理方法に関し記載されている。これ
は時間分析法で、周波数偏移または位相偏移に関してで
はなく、各パルス信号が送信された後のエコーグラフィ
ック信号の時間の偏移に関して超音波信号のエコーを解
読する方法である。
この方法は次の原理にもとづいている。すなわち、被検
対象物体は軸速度Viz(t)(軸速度は超音波トラン
スジューサにより繰返し周期“T′で送信される超音波
励振ビームの軸“Z”上の速度の投影をいう。)で動く
ものとする。時間t=Q、すなわち、対象物体が該トラ
ンスジューサから距離“Z”の所に位置しているとき、
トランスジューサから最初の超音波励振が送信された場
合は、対象物体から戻ってくるエコーe+(t)は時間
t、=2z/Cに受信される。ここで、Cは超音波の伝
搬速度である。次に、時間t=Tに、トランスジューサ
から2番目の超音波励振が送信された場合は、可動物体
から戻ってくるエコーe2(t) は、時間t=T+2
Cz+Viz(t)T)/Cにトランスジューサによ
り検出される。このように、可動物体は周期“T”の間
に距離Viz(t)Tを動いたことになる。
対象物体は軸速度Viz(t)(軸速度は超音波トラン
スジューサにより繰返し周期“T′で送信される超音波
励振ビームの軸“Z”上の速度の投影をいう。)で動く
ものとする。時間t=Q、すなわち、対象物体が該トラ
ンスジューサから距離“Z”の所に位置しているとき、
トランスジューサから最初の超音波励振が送信された場
合は、対象物体から戻ってくるエコーe+(t)は時間
t、=2z/Cに受信される。ここで、Cは超音波の伝
搬速度である。次に、時間t=Tに、トランスジューサ
から2番目の超音波励振が送信された場合は、可動物体
から戻ってくるエコーe2(t) は、時間t=T+2
Cz+Viz(t)T)/Cにトランスジューサによ
り検出される。このように、可動物体は周期“T”の間
に距離Viz(t)Tを動いたことになる。
2番目のエコーに対する時間の原点を時間t=T(対応
する超音波励振の原点)とした場合は、式8式%() =2Viz (t)T/Cである。この関係はきわめて
一般であり、次のように書くことができる。
する超音波励振の原点)とした場合は、式8式%() =2Viz (t)T/Cである。この関係はきわめて
一般であり、次のように書くことができる。
ei+l (t) =ei [t−r s (t)
) ・・・(1)rl(t) =2Vt−(
t)T/C・” (2)このように、τ1(1)は超
音波励振“i”と“i+1”間の対象物体の変位により
生ずるタイムシフト (時間偏移)である。
) ・・・(1)rl(t) =2Vt−(
t)T/C・” (2)このように、τ1(1)は超
音波励振“i”と“i+1”間の対象物体の変位により
生ずるタイムシフト (時間偏移)である。
かくして、(2)式から分かるように、軸速度V□(1
) は、適当な処理により(1)式から抽出したタイ
ムシフトτ+(1)をベースとして測定することが可能
となる。
) は、適当な処理により(1)式から抽出したタイ
ムシフトτ+(1)をベースとして測定することが可能
となる。
また、前述のフランス国特許第8517851号には、
タイムシフトτ1(t)を抽出する方法に関し提案がな
されている。この方法は、相互相関函数を使用する方法
で、この場合、所望のタイムシフトはそれに対して2つ
の連続するエコーe+ (t) とei−+(t)と
の間の相互相関函数が最大となるようなものである。こ
の方法は、正確な軸速度Vi−(t)を与えるという利
点を提供するが、一方この方法を実施するのに複雑な装
置の使用を必要とするという欠点を有する。すなわち、
前記装置としては送信段およびトランスジューサに戻っ
てくるエコーグラフィック信号を受信し、処理する段の
ほか、多数の相関回路、同数の平均化回路ならびにマイ
クロプロセッサまたはワイヤドロシック形状の補間回路
を必要とする。
タイムシフトτ1(t)を抽出する方法に関し提案がな
されている。この方法は、相互相関函数を使用する方法
で、この場合、所望のタイムシフトはそれに対して2つ
の連続するエコーe+ (t) とei−+(t)と
の間の相互相関函数が最大となるようなものである。こ
の方法は、正確な軸速度Vi−(t)を与えるという利
点を提供するが、一方この方法を実施するのに複雑な装
置の使用を必要とするという欠点を有する。すなわち、
前記装置としては送信段およびトランスジューサに戻っ
てくるエコーグラフィック信号を受信し、処理する段の
ほか、多数の相関回路、同数の平均化回路ならびにマイ
クロプロセッサまたはワイヤドロシック形状の補間回路
を必要とする。
本発明により解決すべき一般的技術問題は、軸方向分解
能による制限を受けることなしに軸速度の正確な測定を
行うことができ、しかも簡単な電子回路を用いて容易に
実現しろるよう形成した超音波エコーグラフィによる可
動物体検査装置を提案することである。血流に関する本
発明実施例によるときは、血液によって戻ってくる信号
は固定エコーに比しきわめて弱いことが分かっている。
能による制限を受けることなしに軸速度の正確な測定を
行うことができ、しかも簡単な電子回路を用いて容易に
実現しろるよう形成した超音波エコーグラフィによる可
動物体検査装置を提案することである。血流に関する本
発明実施例によるときは、血液によって戻ってくる信号
は固定エコーに比しきわめて弱いことが分かっている。
したがって、提案される装置はこれらの寄生的固定エコ
ーにもかかわらず、所望の信号を抽出できるようにする
必要がある。
ーにもかかわらず、所望の信号を抽出できるようにする
必要がある。
これがため、本発明装置によるときは、エコーグラフィ
ック信号を受信し、処理するための該段は、該軸速度V
、 、(t)を評価する回路を含み、前記軸速度評価
回路は、τ1(t)に関する式(ただし、ei(n)
(t) はエコーei(t)の時間に関するn次の導函
数)を解くよう構成した2つの連続するエコーei(t
) と01゜1(t)間のタイムシフトτi(t)を
抽出するための回路と、τr (t)をベースにしてV
1□(1)を得るため、C/2T (ただし、Cは超音
波の伝搬速度)で乗算するための回路とを含むことを特
徴とする。
ック信号を受信し、処理するための該段は、該軸速度V
、 、(t)を評価する回路を含み、前記軸速度評価
回路は、τ1(t)に関する式(ただし、ei(n)
(t) はエコーei(t)の時間に関するn次の導函
数)を解くよう構成した2つの連続するエコーei(t
) と01゜1(t)間のタイムシフトτi(t)を
抽出するための回路と、τr (t)をベースにしてV
1□(1)を得るため、C/2T (ただし、Cは超音
波の伝搬速度)で乗算するための回路とを含むことを特
徴とする。
例として、次数を1に限定した該展開を実施した場合は
、タイムシフトτi(t)は次式で与えられる。
、タイムシフトτi(t)は次式で与えられる。
τ 、(j) = (ei(t)−ei−+(t
)]/ex”)(t) +++ (4)か
くして、この式に関連して、τ1(1)の符号、したが
って、V1□(1)の符号を決めることができるので、
軸速度の方向を知ることが可能となる。
)]/ex”)(t) +++ (4)か
くして、この式に関連して、τ1(1)の符号、したが
って、V1□(1)の符号を決めることができるので、
軸速度の方向を知ることが可能となる。
実際に、負のタイムシフトはトランスジューサに向う動
きを表わし、正のタイムシフトはトランスジューサから
離れる動きを示す。(4)式を使用する方法は、例えば
、遅延線、減算器、時間に関する1次導函数を計算する
回路ならびに除算器を含むタイムシフトτ1(t)抽出
回路のような装置を用いてきわめて簡単な形状で実現す
ることができる。
きを表わし、正のタイムシフトはトランスジューサから
離れる動きを示す。(4)式を使用する方法は、例えば
、遅延線、減算器、時間に関する1次導函数を計算する
回路ならびに除算器を含むタイムシフトτ1(t)抽出
回路のような装置を用いてきわめて簡単な形状で実現す
ることができる。
また、この装置はその簡易性のほか、完全にアナログ構
造を有するという利点を与える。
造を有するという利点を与える。
血流用の特定実施例によるときは、固定エコーを抑圧し
、ゆっ(すした動きに関するエコーを減衰させる回路は
2つの連続するエコーグラフィックライン用の減算器を
含み、この差から得られる信号を軸速度評価回路により
処理するようにしている。後述するように、2つの連続
するエコーグラフィックラインを減算することにより、
固定エコーを除去し、かつ、ゆっくりした動きに対応す
るエコーの効果を軽減することが可能となる。
、ゆっ(すした動きに関するエコーを減衰させる回路は
2つの連続するエコーグラフィックライン用の減算器を
含み、この差から得られる信号を軸速度評価回路により
処理するようにしている。後述するように、2つの連続
するエコーグラフィックラインを減算することにより、
固定エコーを除去し、かつ、ゆっくりした動きに対応す
るエコーの効果を軽減することが可能となる。
以下図面により本発明を説明する。
第1図は超音波エコーグラフィを用いて可動物体を検査
し、該物体の動きの軸速度、すなわち、超音波トランス
ジューサ10から繰返し周期“T”で周期的に送信され
る超音波励振ビームの軸“Z”上の速度の投影を測定し
ろるよう構成した装置を示す。また、図示装置は送信段
20、トランスジユーサ10に戻ってくるエコーグラフ
ィック信号を受信し、処理する段30およびトランスジ
ューサの機械的走査を制御する装置40を具える。ただ
し、このトランスジューサの代わりにトランスジューサ
のアレイを使用することもでき、この場合は電子的走査
制御装置を用いる必要がある。
し、該物体の動きの軸速度、すなわち、超音波トランス
ジューサ10から繰返し周期“T”で周期的に送信され
る超音波励振ビームの軸“Z”上の速度の投影を測定し
ろるよう構成した装置を示す。また、図示装置は送信段
20、トランスジユーサ10に戻ってくるエコーグラフ
ィック信号を受信し、処理する段30およびトランスジ
ューサの機械的走査を制御する装置40を具える。ただ
し、このトランスジューサの代わりにトランスジューサ
のアレイを使用することもでき、この場合は電子的走査
制御装置を用いる必要がある。
第2図にその詳細な示す送信段20の実施例は電気的励
振信号を発生するゼネレータ21を有し、前記信号をト
ランスジューサ10に供給し、そこでこれらの信号を周
期的パルス超音波信号の連続に変換する。送信段20の
送信は、繰返し周波数“F”(例えば、5 KHzのオ
ーダーの周波数)で接続線102に供給されるクロック
信号により制御するようにする。また、前記周波数は発
振器22(本実施例の場合、32 !、I Hzの周波
数を有する)および分周器23を含むシーケンサにより
決定するようにする。
振信号を発生するゼネレータ21を有し、前記信号をト
ランスジューサ10に供給し、そこでこれらの信号を周
期的パルス超音波信号の連続に変換する。送信段20の
送信は、繰返し周波数“F”(例えば、5 KHzのオ
ーダーの周波数)で接続線102に供給されるクロック
信号により制御するようにする。また、前記周波数は発
振器22(本実施例の場合、32 !、I Hzの周波
数を有する)および分周器23を含むシーケンサにより
決定するようにする。
前記分周器23は接続線102上にタロツク信号を供給
するほか、接続線104および106上に、本実施例の
場合はそれぞれIKIIzおよび16!;IHzの周波
数を有する他の制御信号を供給する。接続線104上の
制御信号は、特にトランスジューサ走査用装置40を制
御する。送信段20と受信・処理段30間のセパレータ
24はトランスジューサ10と該段20.30との間に
挿入し、受信回路が送信信号によりオーバーロードされ
ることのないようにする。
するほか、接続線104および106上に、本実施例の
場合はそれぞれIKIIzおよび16!;IHzの周波
数を有する他の制御信号を供給する。接続線104上の
制御信号は、特にトランスジューサ走査用装置40を制
御する。送信段20と受信・処理段30間のセパレータ
24はトランスジューサ10と該段20.30との間に
挿入し、受信回路が送信信号によりオーバーロードされ
ることのないようにする。
受信・処理段30はセパレータ24の出力に接続した高
周波増幅器300を含む。前記増幅器は深さの函数とし
ての利得補償を行うほか、並列に接続した2つのプロセ
シングチャネル301および302を有する。チャネル
301 は一般の形式のもので、この場合は、エンベロ
ープ検波器310対数圧縮増幅器311、記憶・走査変
換装置370の直列接続を含み、前記装置は一般のエコ
ーグラフィの原理により検査された物体のグレースケー
ルイメージの形成を可能にする。
周波増幅器300を含む。前記増幅器は深さの函数とし
ての利得補償を行うほか、並列に接続した2つのプロセ
シングチャネル301および302を有する。チャネル
301 は一般の形式のもので、この場合は、エンベロ
ープ検波器310対数圧縮増幅器311、記憶・走査変
換装置370の直列接続を含み、前記装置は一般のエコ
ーグラフィの原理により検査された物体のグレースケー
ルイメージの形成を可能にする。
第1図から明らかなように、エコーグラフインク信号用
の該受信、処理段30の第2チヤネル302は軸速度を
評価するための回路330を含む。前記回路330は、
信号の時間分析(タイムアナリンス)をベースとして、
2つの連続するエコーes (t)およびei+I(0
間の物体の動きにより生ずるタイムシフトτi(1)を
、2つのエコーを関連させる関係式、 ei、+(t)−ei (t−rl(t)] ・
・・(1)または、 の有限展開を用いて抽出することを可能にする。
の該受信、処理段30の第2チヤネル302は軸速度を
評価するための回路330を含む。前記回路330は、
信号の時間分析(タイムアナリンス)をベースとして、
2つの連続するエコーes (t)およびei+I(0
間の物体の動きにより生ずるタイムシフトτi(1)を
、2つのエコーを関連させる関係式、 ei、+(t)−ei (t−rl(t)] ・
・・(1)または、 の有限展開を用いて抽出することを可能にする。
ここで、ei、、(t)は直接測定することができ、導
函数ei“)(t)は電子的に計算することができる。
函数ei“)(t)は電子的に計算することができる。
関係式(3)は所望のタイムシフトτ+(1)を抽出す
るためにのみ解かれることを必要とするτi(1)に関
する式を表わす。軸速度v 、 、 (t)は次式、す
なわち、 Vi、(t) =τt (t) C/2T
・・・ (5)を適用することにより抽出される。ここ
で、Cは超音波の伝搬速度を表わす。
るためにのみ解かれることを必要とするτi(1)に関
する式を表わす。軸速度v 、 、 (t)は次式、す
なわち、 Vi、(t) =τt (t) C/2T
・・・ (5)を適用することにより抽出される。ここ
で、Cは超音波の伝搬速度を表わす。
したがって、第3図において、軸速度を評価するための
回路330は、一方では(3)式を解くよう構成したタ
イムシフトτ1(t)を抽出する回路340を含み、他
方ではC/2Tで乗算する回路350を含む。
回路330は、一方では(3)式を解くよう構成したタ
イムシフトτ1(t)を抽出する回路340を含み、他
方ではC/2Tで乗算する回路350を含む。
実際には、タイムシフトτ1(1) はエコーグラフ
ィック信号の特性変化時間に比しきわめて小であり、例
えば、(2)式において、Tm2O3μs 、 C=1
500ms、 Viz、(t) = 5 cm/ S
(血流、心臓壁の動き)を適用した場合、τ+(t)
=13.3msである。
ィック信号の特性変化時間に比しきわめて小であり、例
えば、(2)式において、Tm2O3μs 、 C=1
500ms、 Viz、(t) = 5 cm/ S
(血流、心臓壁の動き)を適用した場合、τ+(t)
=13.3msである。
4MH2あたりに中心を有するエコーグラフィック信号
の場合は、タイムシフトは実際上信号の周期の1710
より小さく 、250nsとなる。したがって、(1)
式の1次導函数に限定した展開が正当化される。
の場合は、タイムシフトは実際上信号の周期の1710
より小さく 、250nsとなる。したがって、(1)
式の1次導函数に限定した展開が正当化される。
かくして、n−1の場合、(3)式は
ei+l (t) =ei (t)−ei(1)(t)
rl(t) ・(6)または、 rl(t) = [ei(t)−ei、ei+1(t)
)/ei(1)(t) +++ (4)として書く
ことができる。
rl(t) ・(6)または、 rl(t) = [ei(t)−ei、ei+1(t)
)/ei(1)(t) +++ (4)として書く
ことができる。
第3図に示すタイムシフト抽出回路340は(6)式を
計算するための完全なアナログ実施例である。
計算するための完全なアナログ実施例である。
これがため、回路340は遅延線341、減算器342
、時間に関して1次導函数を計算する回路343、およ
び除算器344により形成する。この場合、所望品質、
すなわち長い遅延時間(200μs)、高安定度(25
0ps) 、広いダイナミックレンジ(79dB)およ
び広い通過帯域(4MHz)を有する遅延線については
PR−A−2415391に記載されている。
、時間に関して1次導函数を計算する回路343、およ
び除算器344により形成する。この場合、所望品質、
すなわち長い遅延時間(200μs)、高安定度(25
0ps) 、広いダイナミックレンジ(79dB)およ
び広い通過帯域(4MHz)を有する遅延線については
PR−A−2415391に記載されている。
また、回路340をデジタル的に実現することも考えら
れるが、その場合、導函数の計算にはある予防手段を必
要とする。実際に、エコーグラフィック信号を信号10
6のステップJT(本実施例においては60ns)でサ
ンプリングする際、得られるポイントは、関係式 %式% による導函数の満足な評価を得るには相互の位置が離れ
すぎている。
れるが、その場合、導函数の計算にはある予防手段を必
要とする。実際に、エコーグラフィック信号を信号10
6のステップJT(本実施例においては60ns)でサ
ンプリングする際、得られるポイントは、関係式 %式% による導函数の満足な評価を得るには相互の位置が離れ
すぎている。
その解は、エコーei (K ΔT)をlTに比し小さ
い周期“ε” (例えば、ε=5ns)だけアナログ的
にシフトさせた後、eiKΔTからei (K/IT−
ε)をを減算し、最後に、かくして得られた差をεで除
し、次式を得ることである。
い周期“ε” (例えば、ε=5ns)だけアナログ的
にシフトさせた後、eiKΔTからei (K/IT−
ε)をを減算し、最後に、かくして得られた差をεで除
し、次式を得ることである。
ei”)(KΔT) = [:ei(KΔT)−ei(
KzlT−ε)) / ε評価ノイズを減少させるため
には、実際上、一般式(3)および式(4)により計算
されるタイムシフトrt(t)の平均値を幅Wを有する
タイムウィンドウ上に置き、次式で定義される平均タイ
ムシフト丁、(1)を評価するようにすることが好都合
である。
KzlT−ε)) / ε評価ノイズを減少させるため
には、実際上、一般式(3)および式(4)により計算
されるタイムシフトrt(t)の平均値を幅Wを有する
タイムウィンドウ上に置き、次式で定義される平均タイ
ムシフト丁、(1)を評価するようにすることが好都合
である。
この操作は、タイムシフト抽出回路340とC/27乗
算回路350との間に接続した積分・平均化回路332
により行われる。かくして、対応する平均軸速度Vtz
(t) は次のように導かれる。
算回路350との間に接続した積分・平均化回路332
により行われる。かくして、対応する平均軸速度Vtz
(t) は次のように導かれる。
v、□(t)=下、 (t) C/2Tまた、下1(t
)の計算後、C/2Tを乗する前に、信号104により
与えられるリズムでN個の連続する励振に対してτ1(
シ)の平均値を形成することもでき、この場合には、N
=5励振にわたって平均値が得られる。この平均値は第
3図示回路333により形成され、かくしてこの回路の
出力には、が導出され、したかって軸速度は次のように
なる。
)の計算後、C/2Tを乗する前に、信号104により
与えられるリズムでN個の連続する励振に対してτ1(
シ)の平均値を形成することもでき、この場合には、N
=5励振にわたって平均値が得られる。この平均値は第
3図示回路333により形成され、かくしてこの回路の
出力には、が導出され、したかって軸速度は次のように
なる。
■2(t)=F(t)C/2T
しかしながら、τi(t)を充分小さいものと仮定した
(6)式により定義される有限展開の有効範囲内に保持
するため、τの絶対値が最大値τ□8を超えたとき無効
となる分布函数f(τ)により表されるτi(1)の値
を制限することが望ましい。第5図はこのような分布函
数の例を示すもので、τが一τl1la+1とτi、6
Xの間にあるときはf(τ)=τであり、Iτ1〉τ□
8のときはf(τ)=0である。τいa8はエコーグラ
フィック信号の周期Pの1710に等しい値をとり、P
=250ns対しては25nSである。その場合には
、平均タイムシフトτ1(t)は次式で与えられる。
(6)式により定義される有限展開の有効範囲内に保持
するため、τの絶対値が最大値τ□8を超えたとき無効
となる分布函数f(τ)により表されるτi(1)の値
を制限することが望ましい。第5図はこのような分布函
数の例を示すもので、τが一τl1la+1とτi、6
Xの間にあるときはf(τ)=τであり、Iτ1〉τ□
8のときはf(τ)=0である。τいa8はエコーグラ
フィック信号の周期Pの1710に等しい値をとり、P
=250ns対しては25nSである。その場合には
、平均タイムシフトτ1(t)は次式で与えられる。
これがため、軸速度評価回路330は、タイムシフト抽
出回路340と積分・平均化回路332間に配置したタ
イムシフト値制限回路331を含む。
出回路340と積分・平均化回路332間に配置したタ
イムシフト値制限回路331を含む。
かくして、軸速度評価回路330の出力信号は第6図に
示すような弁別回路360により有効または無効とされ
た後、このようにして確認され値がカラーエンコーディ
ング装置370を介してディスプレイ装置312 に供
給される。
示すような弁別回路360により有効または無効とされ
た後、このようにして確認され値がカラーエンコーディ
ング装置370を介してディスプレイ装置312 に供
給される。
弁別回路360の存在は欠くべからざるものである。実
際に、信号102により周波数F=1/Tて始まる励振
のリズム中に得られる連続するエコーグラフィックライ
ンが完全に固定している目標により供給された場合は、
これら2つのラインは雑音となるだけである。一般的に
いえば、エコーグラフィックラインは次のように書くこ
とができる。
際に、信号102により周波数F=1/Tて始まる励振
のリズム中に得られる連続するエコーグラフィックライ
ンが完全に固定している目標により供給された場合は、
これら2つのラインは雑音となるだけである。一般的に
いえば、エコーグラフィックラインは次のように書くこ
とができる。
Y+(t) =q(t)+ei(t)ここで、q(t
)は固定目標により生ずる信号、またei(t)は可動
物体により生ずるエコーである。
)は固定目標により生ずる信号、またei(t)は可動
物体により生ずるエコーである。
カくシて、2つの連続するライン間の差di(t)は次
式のようになる。
式のようになる。
di(t) =Yt+ei+1(t) y+(t)”
e+−+(t) e+(t) −(7)エコーグラフ
ィックラインYi(t)が所定時間間隔の間に固定ター
ゲットからのみ発出している場合は(7)式から雑音を
除けば、di(t)=Qである。したがって、この雑音
を処理する軸速度評価回路330により供給される結果
は、速度ゼロを表示しないので、この結果を有効あるい
は無効とする必要がある。これがため、回路360は直
列に接続した乗算器361を含む。前記乗算器361は
その双方の人力に減算器342の出力信号d+(t)を
受信し、差信号を2乗する働きをする。また、積分器3
62は、次式 により、幅W’(できればWに等しい)を有するウィン
ドウ上の局部エネルギーの計算を可能にする。
e+−+(t) e+(t) −(7)エコーグラフ
ィックラインYi(t)が所定時間間隔の間に固定ター
ゲットからのみ発出している場合は(7)式から雑音を
除けば、di(t)=Qである。したがって、この雑音
を処理する軸速度評価回路330により供給される結果
は、速度ゼロを表示しないので、この結果を有効あるい
は無効とする必要がある。これがため、回路360は直
列に接続した乗算器361を含む。前記乗算器361は
その双方の人力に減算器342の出力信号d+(t)を
受信し、差信号を2乗する働きをする。また、積分器3
62は、次式 により、幅W’(できればWに等しい)を有するウィン
ドウ上の局部エネルギーの計算を可能にする。
平均値を計算する回路364.365は、回路333の
場合のように、加算器364および遅延T(またはTの
倍数)を生ずる遅延線365を含む累算器により形成し
、次式によりM個のアクティベーションにわたる局部エ
ネルギーの平均値、すなわち(M−1)個の差の形成を
可能にする。
場合のように、加算器364および遅延T(またはTの
倍数)を生ずる遅延線365を含む累算器により形成し
、次式によりM個のアクティベーションにわたる局部エ
ネルギーの平均値、すなわち(M−1)個の差の形成を
可能にする。
かくして得られた値は比較器461を含むバリデーショ
ン回路(妥当性回路)に供給する。比較器461はその
第1人力に累算器364.365の出力信号(平均値計
算回路を有しない場合は、直接、加算装置362の出力
信号)を受信し、その第2人力462にスレショールド
を形成する基L$電圧を受信する。
ン回路(妥当性回路)に供給する。比較器461はその
第1人力に累算器364.365の出力信号(平均値計
算回路を有しない場合は、直接、加算装置362の出力
信号)を受信し、その第2人力462にスレショールド
を形成する基L$電圧を受信する。
比較器461の出力信号はその第1人力に受信した電圧
が雑音N(t)のレベルに比例した基準スレショールド
値αN (t)より低いか高いかによって論理値0また
は1となる。その第1人力に回路330の出力信号V
2(t)を受信する乗算器463は、比較器461によ
りその第2人力に供給されるバリデーション信号が1か
Oかに応じて、この信号(以下Viz (t)で示す)
またはfli!0を出力に供給する。
が雑音N(t)のレベルに比例した基準スレショールド
値αN (t)より低いか高いかによって論理値0また
は1となる。その第1人力に回路330の出力信号V
2(t)を受信する乗算器463は、比較器461によ
りその第2人力に供給されるバリデーション信号が1か
Oかに応じて、この信号(以下Viz (t)で示す)
またはfli!0を出力に供給する。
実際には、本当のフローゾーン(血流領域)以外では、
回路364.365の出力上の計算された平均エネルギ
ーは雑音のみの平均エネルギーであって、適当なスレシ
ョールド値を決めるには、原則として、励振のないとき
にのみ測定可能である。かくして、N(t)は任意の励
振がない場合は、によっても与えられる。このように、
有効なスレショールドレベルは操作者により選定される
係数αにより決められるが、可動ターゲットより戻って
くる信号がある場合には、信号d+(t)の平均エネル
ギーが雑音だけの平均エネルギーより大となるので、軸
速度評価回路330により供給される信号の妥当性が認
定されることになる。
回路364.365の出力上の計算された平均エネルギ
ーは雑音のみの平均エネルギーであって、適当なスレシ
ョールド値を決めるには、原則として、励振のないとき
にのみ測定可能である。かくして、N(t)は任意の励
振がない場合は、によっても与えられる。このように、
有効なスレショールドレベルは操作者により選定される
係数αにより決められるが、可動ターゲットより戻って
くる信号がある場合には、信号d+(t)の平均エネル
ギーが雑音だけの平均エネルギーより大となるので、軸
速度評価回路330により供給される信号の妥当性が認
定されることになる。
また、αの値はカラーディスプレイと白黒ディスプレイ
間の限界を決定するためディスプレイ用として使用する
こともでき、E (t)がスレショールドαN (t)
より大きい場合は、カラーディスプレイとなり、巳(1
)がスレショールドより小さい場合は白黒ディスプレイ
となるようにすることもできる。
間の限界を決定するためディスプレイ用として使用する
こともでき、E (t)がスレショールドαN (t)
より大きい場合は、カラーディスプレイとなり、巳(1
)がスレショールドより小さい場合は白黒ディスプレイ
となるようにすることもできる。
弁別回路360の出力信号は記憶・走査変換・カラーエ
ンコーディング装置370 に供給するようにする。前
記回路370は、ディスプレイに先立ってプロセシング
チャネル301の増幅器311の出力信号をも受信する
。この種装置に関しては、例えば、欧州特許BP−A
0100094に記載されている。上記特許明細書の第
3図には、端子A、 B、 CおよびER、Ec 、
ER間に接続した使用可能な回路の実施例が実際に示
されている。この場合は、端子Aに一般にエコーグラフ
ィック信号を供給し、端子BおよびCに可動装置312
の特性を表わすパラメータを供給し、かくして一般のエ
コーグラフィック反射像上に重畳されたフロー(流れ)
またはディスプレースメント(変位)の実時間表示を可
能にしている。
ンコーディング装置370 に供給するようにする。前
記回路370は、ディスプレイに先立ってプロセシング
チャネル301の増幅器311の出力信号をも受信する
。この種装置に関しては、例えば、欧州特許BP−A
0100094に記載されている。上記特許明細書の第
3図には、端子A、 B、 CおよびER、Ec 、
ER間に接続した使用可能な回路の実施例が実際に示
されている。この場合は、端子Aに一般にエコーグラフ
ィック信号を供給し、端子BおよびCに可動装置312
の特性を表わすパラメータを供給し、かくして一般のエ
コーグラフィック反射像上に重畳されたフロー(流れ)
またはディスプレースメント(変位)の実時間表示を可
能にしている。
第4図は固定エコーを抑圧し、ゆっくりした動きに関す
るエコーを減衰させる回路320のブロック図で、この
回路は血流を調査する場合に特に必要である。
るエコーを減衰させる回路320のブロック図で、この
回路は血流を調査する場合に特に必要である。
第4図示実施例に示すように、エコー抑圧用デジタル回
路320はアナログ・デジタル変換器321を含み、前
記A/D変換器321の出力を一方では減算器322の
負人力に直接接続し、他方では遅延回路323を介して
この減算器の正入力に接続する。
路320はアナログ・デジタル変換器321を含み、前
記A/D変換器321の出力を一方では減算器322の
負人力に直接接続し、他方では遅延回路323を介して
この減算器の正入力に接続する。
回路323により生ずる遅延は複数の周期T=1/Fに
等しくすることもできるが、できるだけ小さく、かつT
に等しく選定することが望ましい。
等しくすることもできるが、できるだけ小さく、かつT
に等しく選定することが望ましい。
このようにするときは、減算器322は2つの連続する
エコーグラフィックラインYi(t) およびYl。l
(t)間の差dt(t)を形成する。したがって、回
路320が存在する場合は、その出力をやはりd、(t
)を知る必要がある弁別回路360の人力に直接接続す
ることができ、また他方において式6式%() もd、(t) により立証されるので、回路320の出
力信号は軸速度評価回路330用の入力信号としても機
能する。
エコーグラフィックラインYi(t) およびYl。l
(t)間の差dt(t)を形成する。したがって、回
路320が存在する場合は、その出力をやはりd、(t
)を知る必要がある弁別回路360の人力に直接接続す
ることができ、また他方において式6式%() もd、(t) により立証されるので、回路320の出
力信号は軸速度評価回路330用の入力信号としても機
能する。
回路320はすべての固定エコー、特に調査中の血流(
フロー)が生じている血管壁からの超音波の反射に起因
するエコーを除去するため配置する。
フロー)が生じている血管壁からの超音波の反射に起因
するエコーを除去するため配置する。
固定エコーの存在は、それらの振幅(血流の場合には+
40dBのオーダーの振幅)が有用な信号、すなわち、
可動ターゲットから戻ってくる信号の振幅よりきわめて
大であるため妨害を与える。また、回路320は接続線
106を介して、周波数16MHzのサンプリング制御
信号を供給するシーケンサの分周器23により制御され
るようにする。
40dBのオーダーの振幅)が有用な信号、すなわち、
可動ターゲットから戻ってくる信号の振幅よりきわめて
大であるため妨害を与える。また、回路320は接続線
106を介して、周波数16MHzのサンプリング制御
信号を供給するシーケンサの分周器23により制御され
るようにする。
第1図は本発明装置の実施例を示すブロック図、第2図
は第1図示装置の送信段の実施例を示すブロック図、 第3図は軸速度を評価するための回路を示すブロック図
、 第4図は固定エコーを抑圧し、かつ、ゆるやかな動きに
関連するエコーを減衰させるための回路を示すブロック
図、 第5図はタイムシフト値τ1(t)を制限するルールを
与える分布函数の例を示す図、 第6図は第1図示装置の弁別回路を示すブロック図であ
る。 10・・・超音波トランスジューサ 20・・・送信段 21・・・ゼネレータ 22・・・発振器 23・・・分周器 24・・・セパレータ 30・・・受信・処理段 40・・・トランスジューサ走査装置 102、104.106・・・接続線 300・・・高周波増幅器 301.302・・・チャネル 310・・・エンベロー−)’検波器 311・・・対数圧縮増幅器 312・・・ディスプレイ装置 320・・・エコー抑圧回路 321・・・アナログ・デジタル変換器322、342
・・・減算器 323・・・遅延回路 330・・・軸速度評価回路 331・・・タイムシフト値制限回路 332・・・積分・平均化回路 333・・・累算器 340・・・タイムシフト値抽出回路 341、365・・・遅延線 343・・・導函数計算回路 344・・・除算器 350・・・乗算回路 360・・・弁別回路 361、463・・・乗算器 362・・・加算装置 364・・・加算器 370・・・カラーエンコーディング装置461・・・
比較器 462・・・出力 L二
は第1図示装置の送信段の実施例を示すブロック図、 第3図は軸速度を評価するための回路を示すブロック図
、 第4図は固定エコーを抑圧し、かつ、ゆるやかな動きに
関連するエコーを減衰させるための回路を示すブロック
図、 第5図はタイムシフト値τ1(t)を制限するルールを
与える分布函数の例を示す図、 第6図は第1図示装置の弁別回路を示すブロック図であ
る。 10・・・超音波トランスジューサ 20・・・送信段 21・・・ゼネレータ 22・・・発振器 23・・・分周器 24・・・セパレータ 30・・・受信・処理段 40・・・トランスジューサ走査装置 102、104.106・・・接続線 300・・・高周波増幅器 301.302・・・チャネル 310・・・エンベロー−)’検波器 311・・・対数圧縮増幅器 312・・・ディスプレイ装置 320・・・エコー抑圧回路 321・・・アナログ・デジタル変換器322、342
・・・減算器 323・・・遅延回路 330・・・軸速度評価回路 331・・・タイムシフト値制限回路 332・・・積分・平均化回路 333・・・累算器 340・・・タイムシフト値抽出回路 341、365・・・遅延線 343・・・導函数計算回路 344・・・除算器 350・・・乗算回路 360・・・弁別回路 361、463・・・乗算器 362・・・加算装置 364・・・加算器 370・・・カラーエンコーディング装置461・・・
比較器 462・・・出力 L二
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、少なくとも1つの超音波トランスジューサ(10)
と、送信段(20)と、該トランスジューサ(10)に
戻ってくるエコーグラフィック信号を受信し、処理する
段(30)とを含み、可動物体の動きの軸速度、すなわ
ち該トランスジューサ(10)により繰返し周期“T”
で周期的に送信される超音波振動ビームの軸“Z”上の
速度の投影を測定することを可能にする超音波エコーグ
ラフィによる可動物体検査装置におて、エコーグラフィ
ック信号を受信し、処理するための該段(30)は、該
軸速度V_i_z(t)を評価する回路(330)を含
み、前記回路(330)は、τ_i(t)に関する式 e_i_+_1(t)=Σ^p_n_=_0((−1)
/n!)e_i^(^n^)(t)・τ_i^n(t)
(ただし、e_i^(^n^)(t)はエコーe_i(
t)の時間に関するn次導函数)を解くよう構成した2
つの連続するエコーe_i(t)とe_i_+_1(t
)間のタイムシフトτ_i(t)を抽出するための回路
(340)と、τ_i(t)をベースにしてV_i_z
(t)を得るためC/2T(ただし、Cは超音波の伝搬
速度)で乗算するための回路(350)とを含むことを
特徴とする超音波エコーグラフィによる可動物体検査装
置。 2、導函数“P”の次数を1に等しくしたこと、タイム
シフトτ_i(t)を抽出する該回路(340)は遅延
線(341)と、減算器(342)と、時間に関する1
次導函数を計算する回路(343)と、除算器(344
)とを具えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の装置。 3、エコーグラフィック信号をサンプリング間隔ΔTで
サンプリングしたこと、時間に関する1次導函数を計算
する該回路(343)はエコーe_i(KΔT)をΔT
に比し小さい周期だけシフトさせる遅延線と、差e_i
(KΔT)−e_i(KΔT−ε)を形成させる減算器
と、導函数e_i^(^1^)(KΔT)を得るためε
で除算する除算器とを具えたことを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の装置。 4、軸速度V_i_z(t)を評価するための該回路(
330)は幅Wを有するウィンドウ上でτ_i(t)を
積分し、平均化する回路(332)を含み、前記回路(
332)をタイムシフト抽出回路(340)とC/2T
乗算回路(350)との間に配置したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の
装置。 5、軸速度V_i_z(t)を評価するための該回路(
330)はタイムシフト値τ_i(t)を制限する回路
(331)を含み前記回路(331)をタイムシフト抽
出回路(340)と積分・平均化回路(332)との間
に配置したことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
の装置。 6、該軸速度評価回路の後段に弁別回路(360)を配
置し、前記回路(360)は2つの連続するエコー間の
差d_i(t)=e_i(t)−e_i_+_1(t)
を2乗する回路(361)と、 B(t)=∫^t^+^w′_td_1^2(u)du
を与える幅W′を有するウィンドウ上の加算回路(36
2)と、E(t)を雑音レベルN(t)に比例するスレ
ショールドαN(t)と比較する比較器およびV_i_
z(t)の値をE(t)がαN(t)より大きいか小さ
いかによって1または0で乗算する乗算器により形成し
た妥当性回路(バリデーション回路)とを含むことを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか
に記載の装置。 7、該軸速度評価回路(330)の前段に、固定エコー
を抑圧し、ゆっくりした動きに関するエコーを減衰させ
る回路(320)を配置し、前記回路(320)は2つ
の連続するエコーグラフィックライン用の減衰器(32
2)を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
し第6項のいずれか1項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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