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JP2659748B2 - Ultrasonic Doppler device - Google Patents

Ultrasonic Doppler device

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Publication number
JP2659748B2
JP2659748B2 JP11017188A JP11017188A JP2659748B2 JP 2659748 B2 JP2659748 B2 JP 2659748B2 JP 11017188 A JP11017188 A JP 11017188A JP 11017188 A JP11017188 A JP 11017188A JP 2659748 B2 JP2659748 B2 JP 2659748B2
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JP
Japan
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flow rate
flow velocity
calculating
fluid
flow
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JP11017188A
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基晃 菅原
育弐 瀬尾
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to US07/424,337 priority patent/US5062427A/en
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、超音波のドプラ効果を利用して流体の流量
計測を可能とする超音波ドプラ装置に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an ultrasonic Doppler device capable of measuring a flow rate of a fluid using the Doppler effect of an ultrasonic wave.

(従来の技術) カラードプラ・フローマッピング法は、心血管造影法
に代って、非浸襲的に逆流を定量化し得る方法として期
待されている。しかし、現在のところ、カラードプラ法
により逆流をグレーディング(grading)する確立され
た方法はない。これまでに提案されている方法は、逆流
ジェットの長さ,幅,面積といった幾何学的特徴に基づ
いてグレーディングを行うもので、逆流ジェットの絶対
流量に基づいて行うものではない。
(Prior Art) The color Doppler flow mapping method is expected to be a method capable of non-invasively quantifying reflux, instead of cardiovascular imaging. However, at present, there is no established method for grading backflow by the color Doppler method. The methods proposed so far perform grading based on geometric characteristics such as the length, width, and area of the backflow jet, but not based on the absolute flow rate of the backflow jet.

(発明が解決しようとする課題) ジェットの流量は(流速×断面積)で与えられる。し
かし、弁逆流・短絡流・狭窄流の逆流口・短絡口・弁口
の面積を正確に測定することは困難である。
(Problem to be Solved by the Invention) The flow rate of the jet is given by (flow velocity × cross-sectional area). However, it is difficult to accurately measure the areas of the backflow port, the short circuit port, and the valve port of the valve regurgitation / short flow / stenosis flow.

そこで、本発明は自由ジェットの性質を利用して、断
面積を測定することなしに、噴出流量を求めることがで
きる超音波ドプラ装置を提供することを目的としてい
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic Doppler apparatus capable of determining a jet flow rate without measuring a cross-sectional area by using the properties of a free jet.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 第1の発明は、カラードプラ画像上の噴出口位置に設
定された第1の計測点での流体の流速を超音波送受結果
より算出する第1の流速演算手段と、前記カラードプラ
画像上の噴出口から流体噴出方向に離れた任意箇所に設
定された第2の計測点での流体の流速を超音波送受結果
より算出する第2の流速演算手段と、前記第1,第2の計
測点間距離を求める距離演算手段と、前記各演算手段の
演算結果に基づいて流体の噴出流量を算出する流量演算
手段とを有するものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In a first invention, a flow velocity of a fluid at a first measurement point set at an ejection port position on a color Doppler image is calculated from a result of ultrasonic transmission / reception. A first flow velocity calculating means for calculating a flow velocity of the fluid at a second measurement point set at an arbitrary position distant from the ejection port on the color Doppler image in the fluid ejection direction from the ultrasonic transmission / reception result; The apparatus comprises a flow velocity calculating means, a distance calculating means for calculating the distance between the first and second measurement points, and a flow rate calculating means for calculating an ejection flow rate of a fluid based on a calculation result of each of the calculating means.

また第2の発明は、カラードプラ画像上の噴出口位置
に設定された計測点での流体の流速を算出する流速演算
手段と、所望の流速情報を入力する流速情報入力手段
と、この手段により入力された流速情報のカラードプラ
画像上での対応位置の変動を平均化しこの平均化位置と
前記計測点との間の距離を求める距離計測手段と、この
距離計測手段の計測結果及び前記流速演算手段の演算結
果並びに前記流速情報入力手段によって入力された流速
情報に基づいて流体の噴出流量を算出する流量演算手段
とを有するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a flow velocity calculating means for calculating a flow velocity of a fluid at a measurement point set at an ejection port position on a color Doppler image, a flow velocity information inputting means for inputting desired flow velocity information, and A distance measuring means for averaging the fluctuation of the corresponding position of the input flow velocity information on the color Doppler image to obtain a distance between the averaged position and the measurement point; a measurement result of the distance measuring means and the flow velocity calculation; And a flow rate calculating means for calculating an ejection flow rate of the fluid based on the calculation result of the means and the flow rate information input by the flow rate information inputting means.

(作 用) 自由乱流ジェットが一様速度VNでオリフィスから噴出
すとき、噴出口からある距離Lまでは、噴出してきた流
体とまわりの流体がまだ混合していない領域がジェット
の中心部に残っている(これをラミナーコアと称す
る)。このラミナーコアの中では、流速はVnのままに保
たれている(第8図参照)。噴出口の形状を円と仮定
し、その直径をD、又、噴出口から任意の距離M(>
L)だけ離れたジェットの中心軸上の流速をVxとする
と、次の関係が成り立つことが知られている。
When you ejected from an orifice (created for) the free turbulent jet with uniform velocity V N, a distance L in the spout in the center of the region in which the fluid has not yet mixed around the fluid has been ejected jet (This is called a laminar core). In this laminar core, the flow rate is kept at Vn (see FIG. 8). Assuming that the shape of the ejection port is a circle, its diameter is D, and an arbitrary distance M (>
It is known that if the flow velocity on the central axis of the jet separated by L) is Vx, the following relationship holds.

L=6.8D …(1) Vx/Vn=L/M …(2) また、ジェット半頂角約10゜の円錐状に広がる。
(1),(2)式から次式が得られる。
L = 6.8D (1) Vx / Vn = L / M (2) The jet spreads in a conical shape with a half-apex angle of about 10 °.
The following equation is obtained from the equations (1) and (2).

Vn・D=[Vx/6.8]M …(3) もし、Vxをある装置により検出できる最小速度とし、
角度依存性がないとすれば、Mはその装置で図ったジェ
ットの到達距離と見なすことができる。この時、Vxは装
置の固有の一定値であるから、 Vn・D∝M …(4) この関係はWranneらにより実験的に確認されている。
Vn・Dは流量と噴出口の大きさのどちらでもないので、
到達距離Mのみにより逆流量、あるいは逆流口の大きさ
をグレーディングすることはできない。しかし、(4)
式をV0で割った(5)式では、 D∝M/Vn …(5) 到達距離Xを噴出速度Vnで割ったものが逆流口の大き
さの指標となり得ることを示している。ジェットの噴出
流量Qは、(πD2/4)・Vnで与えられるが、(3)式を
用いると、 Q=0.017(Vx)(M2/Vn) …(6) となる。ここでまた、Vxを検出可能な最小速度とすれ
ば、ジェットは一定の半頂角(約10゜)で円錐状に広が
るので、フローマッピングでとらえられる面積SはM2
比例する。従って、 Q∝S/Vn …(7) この関係は、ジェットの広がり面積SをVnで割ったも
のが流量Qのグレーディングの指標となることを示して
いる。
Vn · D = [Vx / 6.8] M (3) If Vx is the minimum speed that can be detected by a certain device,
If there is no angle dependence, M can be regarded as the range of the jet aimed by the device. At this time, since Vx is a constant value inherent to the device, Vn · D∝M (4) This relationship has been experimentally confirmed by Wranne et al.
Since Vn ・ D is neither the flow rate nor the size of the spout,
The reverse flow rate or the size of the reverse flow port cannot be graded only by the reaching distance M. However, (4)
In equation (5) obtained by dividing the equation by V 0 , D∝M / Vn (5) It is shown that a value obtained by dividing the reaching distance X by the ejection velocity Vn can be an index of the size of the backflow port. Jetting flow rate Q of the jet becomes ([pi] D 2/4) · given by Vn, but (3) the use of formula, Q = 0.017 (Vx) 2 (M 2 / Vn) ... (6). Here, assuming that Vx is the minimum detectable speed, the jet spreads conically at a constant half apex angle (approximately 10 °), so that the area S captured by the flow mapping is proportional to M 2 . Therefore, Q∝S / Vn (7) This relationship indicates that a value obtained by dividing the jet spreading area S by Vn is an index for grading the flow rate Q.

また、(6)式を変形して、次式を得る。 The following equation is obtained by modifying the equation (6).

Q=0.017(M・Vx)2/Vn …(8) ここで、噴出速度Vxと、噴出口からある距離M(>
L)だけ離れた位置の中心軸上の速度Vxとが測定できれ
ば、流量Qが求められる。
Q = 0.017 (M · Vx) 2 / Vn (8) Here, the ejection speed Vx and the distance M from the ejection port (>
If the velocity Vx on the central axis at a position separated by L) can be measured, the flow rate Q can be obtained.

そこで第1の発明では、前記第1,第2の計測点での流
体流速(Vn,Vx)及び第1,第2の計測点間距離(M)を
求め、これらに基づいて噴出流量(Q)を算出するよう
にしている。
Therefore, in the first invention, the fluid flow velocity (Vn, Vx) at the first and second measurement points and the distance (M) between the first and second measurement points are obtained, and the ejection flow rate (Q ) Is calculated.

ここで、第2の計測点付近では流体の流れが拡散して
いるため、第2の計測点での流体流速を高精度で計測す
るのが困難になることが考えられる。そこで、第2の発
明では、任意の流体情報を入力し、この入力情報の前記
カラードプラ画像(フローマッピング)上での対応位置
変動を平均化し、これより、前記第1の発明における第
1,第2の計測点間距離に相当する距離(M)を求めるよ
うにしている。尚、Vn,Vx,Mに基づく流量(Q)算出自
体は第1の発明の場合と同様である。
Here, since the flow of the fluid is diffused near the second measurement point, it may be difficult to measure the fluid flow velocity at the second measurement point with high accuracy. Therefore, in the second invention, arbitrary fluid information is input, and corresponding position fluctuations of the input information on the color Doppler image (flow mapping) are averaged.
1. A distance (M) corresponding to the second distance between measurement points is obtained. Note that the flow rate (Q) calculation itself based on Vn, Vx, and M is the same as in the first embodiment.

上記流体を血液とした場合すなわちこの装置を異様診
断に用いる場合には、弁逆流・短絡流・狭窄流の逆流口
・短絡口・弁口の面積を測定することなしに、血液の噴
出流量を求めることができる。
When the fluid is blood, that is, when this device is used for abnormal diagnosis, the flow rate of the blood spout can be reduced without measuring the area of the regurgitant port, the shunt port, and the valve port of the valve regurgitation / short-circuit flow / stenosis flow You can ask.

(実施例) 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.

第1図(a)は第1の発明の一実施例を示している。 FIG. 1A shows an embodiment of the first invention.

1は入力部であり、この入力部1は第1の計測点設定
手段2と第2の計測点設定手段3とを有して成る。第1
の計測点設定手段2は、カラードプラ画像上の噴出口
(例えば心臓の弁口)位置に第1の計測点(N)を設定
するものであり、第2の計測点設定手段3は、カラード
プラ画像上の噴出口から流体噴出方向に離れた任意箇所
に第2の計測点(X)を設定するものである。この第1,
第2の計測点設定手段2,3としては、例えば操作パネル
上に設けられたトラックボール等が適用される。
Reference numeral 1 denotes an input unit. The input unit 1 includes first measurement point setting means 2 and second measurement point setting means 3. First
The measurement point setting means 2 sets a first measurement point (N) at the position of an ejection port (for example, a valve opening of a heart) on a color Doppler image, and the second measurement point setting means 3 The second measurement point (X) is set at an arbitrary position in the Doppler image that is away from the ejection port in the fluid ejection direction. This first
As the second measurement point setting means 2, 3, for example, a trackball provided on an operation panel is applied.

4は血流イメージング部であり、この血流イメージン
グ部4は、超音波ドプラ法とパルス反射法とを併用する
ことにより、一つの超音波プローブで血流情報と断層像
(Bモード像)情報を得るものである(後に詳述す
る)。
Reference numeral 4 denotes a blood flow imaging unit. The blood flow imaging unit 4 uses a single ultrasonic probe to perform blood flow information and tomographic image (B-mode image) information by using an ultrasonic Doppler method and a pulse reflection method. (Detailed later).

5はジェット流量演算部であり、このジェット流量演
算部5は、血液の流速や流量の算出を行うものである
(後に詳述する)。
Reference numeral 5 denotes a jet flow rate calculation unit, which calculates the flow velocity and flow rate of blood (described in detail later).

血流イメージング部4及びジェット流量演算部5はCP
Uバス7に接続されている。
The blood flow imaging unit 4 and the jet flow calculation unit 5 are CP
It is connected to the U bus 7.

また、血流イメージング部4により得られた血流情
報、及びジェット流量演算部7の演算結果等は、CPUバ
ス7を介して表示制御部8に転送され、この表示制御部
8の制御下で表示部9に表示されるようになっている。
表示部9にはCRTディスプレイが適用される。
The blood flow information obtained by the blood flow imaging unit 4 and the calculation result of the jet flow calculation unit 7 are transferred to the display control unit 8 via the CPU bus 7, and under the control of the display control unit 8. The information is displayed on the display unit 9.
A CRT display is applied to the display unit 9.

CPU(中央処理装置)6は、本実施例装置全体の動作
制御を司るものである。
A CPU (Central Processing Unit) 6 controls the operation of the entire device of this embodiment.

次に、第1図(b)を基に前記ジェット流量演算部5
の構成について説明する。
Next, based on FIG.
Will be described.

ジェット流量演算部5は、機能的に、第1の流速演算
手段5a,第2の流速演算手段5b,距離演算手段5c,流量演
算手段5dを有して成る。
The jet flow rate calculator 5 functionally includes a first flow rate calculator 5a, a second flow rate calculator 5b, a distance calculator 5c, and a flow rate calculator 5d.

第1の流速演算手段5aは、前記第1の計測点設定手段
2によって設定された第1の計測点(N)での血液の流
速(Vn)を算出するものである。第2の流速演算手段5b
は、前記第2の計測点設定手段3によって設定された第
2の計測点(X)での血液の流速(Vx)を算出するもの
である。距離演算手段5cは、前記第1,第2の計測点間の
距離(M)を求めるものである。また、流量演算手段5d
は、前記各演算手段5a,5b,5cの演算計画に基づいて血液
の噴出流量(Q)を算出するものである。この噴出流量
(Q)算出は前(8)式の演算実行による。
The first flow velocity calculating means 5a calculates the blood flow velocity (Vn) at the first measurement point (N) set by the first measurement point setting means 2. Second flow velocity calculating means 5b
Calculates the blood flow velocity (Vx) at the second measurement point (X) set by the second measurement point setting means 3. The distance calculation means 5c calculates the distance (M) between the first and second measurement points. Also, the flow rate calculating means 5d
Calculates the jetting flow rate (Q) of blood based on the calculation plan of each of the calculation means 5a, 5b, 5c. The calculation of the ejection flow rate (Q) is based on the execution of the calculation of the equation (8).

ここで、第1,第2の流速演算手段5a,5bのアルゴリズ
ムについて説明する。
Here, the algorithm of the first and second flow velocity calculating means 5a, 5b will be described.

第3図において11は超音波プローブであり、このプロ
ーブ11より送波された超音波の受信エコーに基づいて被
検体(ここでは心臓)のBモード像及び血流分布象が形
成され、このBモード像(白黒)上に血流分布象(カラ
ー)が重畳表示される(この表示画像が「カラードプラ
画像」である)。このカラードプラ画像上で第1の計測
点(N)が設定されると、前記第1の流速演算手段5a
は、(9)式の演算実行により、第1の計測点(N)で
の流速(Vn)を算出する。
In FIG. 3, reference numeral 11 denotes an ultrasonic probe, which forms a B-mode image and a blood flow distribution image of a subject (heart in this case) based on a reception echo of the ultrasonic wave transmitted from the probe 11, and The blood flow distribution image (color) is superimposed and displayed on the mode image (black and white) (this display image is a “color Doppler image”). When the first measurement point (N) is set on this color Doppler image, the first flow velocity calculating means 5a
Calculates the flow velocity (Vn) at the first measurement point (N) by executing the calculation of the equation (9).

また、カラードプラ画像上で第2の計測点(X)が制
定されると、前記第2の流速演算手段5bは、(10)式の
演算実行により、第2の計測点(X)での流速(Vx)を
算出する。
When the second measurement point (X) is established on the color Doppler image, the second flow velocity calculating means 5b executes the calculation of the equation (10) to execute the calculation at the second measurement point (X). Calculate the flow velocity (Vx).

(9),(10)式において、fdn,fdxはドプラ偏移周
波数、Cは生体における超音波の伝播速度(音速)、f0
は超音波の中心周波数である。また、θxは、超音
波プローブ11の位置を原点として点N,Xと走査線との角
度から求められる。
(9) and (10), fd n, fd x ultrasonic propagation velocity Doppler shift frequency, C is in the body (sound velocity), f 0
Is the center frequency of the ultrasonic wave. Further, θ x and θ n are obtained from the angle between the points N and X and the scanning line with the position of the ultrasonic probe 11 as the origin.

尚、第1,第2の計測点間距離(M)は、第1,第2の計
測点(N,X)の座標情報に基づいて求められる。
Note that the distance between the first and second measurement points (M) is obtained based on the coordinate information of the first and second measurement points (N, X).

次に、第1図(a)の血流イメージング部4の詳細な
構成について第2図を基に説明する。
Next, the detailed configuration of the blood flow imaging unit 4 in FIG. 1A will be described with reference to FIG.

11は被検体に対して超音波パルスの送受を行う超音波
プローブ、12はセクタ電子走査装置アナログ部で、プリ
アンプ13,パルサ14,発振器15,ディレーライン16,加算器
17,検波器18から構成されている。19はD.S.C(ディジタ
ル・スキャン・コンバータ)、20はカラー処理回路、35
はコントロール回路、29はマーカ発生部である。
Reference numeral 11 denotes an ultrasonic probe for transmitting / receiving ultrasonic pulses to / from a subject, and 12 denotes an analog section of a sector electronic scanning device, which includes a preamplifier 13, a pulser 14, an oscillator 15, a delay line 16, and an adder.
17, a detector 18 is provided. 19 is a DSC (digital scan converter), 20 is a color processing circuit, 35
Is a control circuit, and 29 is a marker generator.

加算器17から出力された信号のうち一方は検波器18,
ライン37を介してD.S.C19へ送られ、断層像(白黒Bモ
ード像)を表示するために供される。他方はライン39以
下に送られ、血流像を表示するために供される。ライン
39から加えられた信号は二分され、各々ミキサ24a,24b
に加えられる。また各ミキサ24a,24bには、90゜移相器2
5によって発振器15から基準信号f0が90゜位相差を持た
せて各々加えられる。この結果ローパスフィルタ26a,26
bにはドプラ偏移周波数成分fdと(2f0+fd)信号が入力
され、ローパスフィルタ26a,26bによって高周波成分が
除去されてドプラ偏移周波数成分fdのみが得られる。こ
れは血流分布像形成及び流速Vn,Vx算出のための位相検
波出力信号となる。
One of the signals output from the adder 17 is a detector 18,
The data is sent to the DSC 19 via the line 37, and is used to display a tomographic image (monochrome B-mode image). The other is sent below line 39 and serves to display a blood flow image. line
The signal added from 39 is split into two, mixers 24a and 24b, respectively.
Is added to Each mixer 24a, 24b has a 90 ° phase shifter 2
Reference signal f 0 from the oscillator 15 by 5 is added each to have a 90 ° phase difference. As a result, the low-pass filters 26a and 26
The b receives the Doppler shift frequency component fd and the (2f 0 + fd) signal, and the high-pass components are removed by the low-pass filters 26a and 26b to obtain only the Doppler shift frequency component fd. This is a phase detection output signal for forming a blood flow distribution image and calculating the flow velocities Vn and Vx.

上記位相検波出力信号には血流情報だけでなく、心臓
の壁等のように動きの遅い物体からの不要な反射信号
(クラッタと称される)も含まれているので、このクラ
ッタを除去するために位相検波出力はMTI(Moving Targ
et Indicator)演算部27に加えられる。
The phase detection output signal includes not only blood flow information but also unnecessary reflected signals (referred to as clutter) from slow-moving objects such as the heart wall. Therefore, the clutter is removed. Phase detection output is MTI (Moving Targ
et Indicator) calculation unit 27.

このMTI演算部27はA/D変換器,複数ラインメモリ,MTI
フィルタ,自己相関器,平均速度演算部,分散演算部,
パワー演算部から構成されている。
The MTI operation unit 27 includes an A / D converter, a multi-line memory, an MTI
Filter, autocorrelator, average speed calculator, variance calculator,
It is composed of a power calculation unit.

しかして、各ポイントごとに演算された値はD.S.C19
に入力され、データ補間された後、カラー処理回路20に
よってカラー情報に変換される。例えば、プローブ11に
近づく流れは赤系に変換され、プローブから遠ざかる流
れは青系に変換される。
Therefore, the value calculated for each point is DSC19
After the data is interpolated and converted into color information by the color processing circuit 20. For example, the flow approaching the probe 11 is converted to reddish, and the flow away from the probe is converted to blued.

また、マーカ発生部29は、入力部1における第1,第2
の計測点設定手段2,3(第1図(a)参照)による計測
点(N及びX)設定位置に示すマーカを形成するための
情報を発生するもので、このマーカ形成情報は、D.S.C1
9においてカラードプラ画像上に重畳される。尚、第1,
第2の計測設定情報はコントロール回路35を介してジェ
ット流量演算部5へ伝達される。
In addition, the marker generation unit 29 is provided with the first and second
This generates information for forming a marker indicated at a measurement point (N and X) set position by the measurement point setting means 2 and 3 (see FIG. 1 (a)).
At 9 the image is superimposed on the color Doppler image. The first,
The second measurement setting information is transmitted to the jet flow rate calculation unit 5 via the control circuit 35.

次に、上記のように構成された実施例装置の作用につ
いて説明する。
Next, the operation of the embodiment device configured as described above will be described.

第2図のコントロール回路35の制御下でセクタ電子走
査アナログ部12により超音波送受が行われ、被検体のB
モード像及び血流分布像が形成され、これが、第1図
(a)の表示制御部8の制御下で表示部9に表示され
る。第4図はこの表示例を示している。
Under the control of the control circuit 35 shown in FIG. 2, ultrasonic transmission / reception is performed by the sector electronic scanning analog section 12, and the B
A mode image and a blood flow distribution image are formed and are displayed on the display unit 9 under the control of the display control unit 8 in FIG. FIG. 4 shows an example of this display.

オペレータは、入力部1の操作によりこの表示画像
(カラードプラ画像)上に、第1,第2の計測点(N及び
X)を測定する。すると、第1図(b)における第1の
流速演算手段5aにより第1の計測点(N)での流速Vnが
求められ(前(9)式の演算実行による)、第2の流速
演算手段5bにより第2の計測点(X)での流速Vxが求め
られる(前(10)式の演算実行による)。また距離演算
手段5cにより第1,第2の計測点間距離(M)が求められ
る。更に、上記各演算手段5a,5b,5cの演算結果に基づい
て流量演算手段5dにより第1の計測点(N)即ち噴出口
たる弁口を通る血液の流量(Q)が求められる(前
(8)式の演算実行による)。しかして、求められたM,
Vn,Vx及びQは、表示制御部8の制御下で表示部9の表
示画面上に数値表示される(第4図参照)。
The operator measures the first and second measurement points (N and X) on this display image (color Doppler image) by operating the input unit 1. Then, the flow velocity Vn at the first measurement point (N) is obtained by the first flow velocity calculation means 5a in FIG. 1 (b) (by executing the calculation of the formula (9)), and the second flow velocity calculation means is obtained. The flow velocity Vx at the second measurement point (X) is obtained by 5b (by executing the calculation of the expression (10)). Further, the distance (M) between the first and second measurement points is obtained by the distance calculation means 5c. Further, the flow rate calculating means 5d obtains the first measurement point (N), that is, the flow rate (Q) of the blood passing through the valve port which is the ejection port, based on the calculation results of the respective calculating means 5a, 5b, 5c (before ( 8) by executing the calculation of the equation). Then, the required M,
Vn, Vx and Q are numerically displayed on the display screen of the display unit 9 under the control of the display control unit 8 (see FIG. 4).

このように本実施例装置によれば、弁逆流・短絡流・
狭窄流の逆流口・短絡口・弁口の面積を測定することな
しに、血液の噴出流量を求めることができる。
As described above, according to the present embodiment, valve regurgitation, short-circuit flow,
It is possible to determine the blood ejection flow rate without measuring the area of the reverse flow port, short-circuit port, and valve port of the stenotic flow.

第1図(c)は第2の発明の一実施例を示してる。
尚、第1図(c)において第1図(a)に示すのと同一
機能を有するものには同一符号を付している。
FIG. 1 (c) shows an embodiment of the second invention.
In FIG. 1C, components having the same functions as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals.

第1図(c)に示す実施例装置が第1図(a)に示す
装置と大きく異なるのは、入力部41及びジェット流量演
算部45の構成にある。
The device of the embodiment shown in FIG. 1 (c) is greatly different from the device shown in FIG. 1 (a) in the configuration of the input section 41 and the jet flow rate calculation section 45.

入力部41は計測点設定手段42と流速情報入力手段43と
を有する。計測点設定手段42はカラードプラ画像上の噴
出口位置(例えば心臓の弁口)位置に計測点(N)を設
定するものであり、この計測点設定手段42には、第1図
(a)のそれと同様にトラックボール等が適用される。
流速情報入力手段43は、所望の流速情報を入力するもの
であり、この流速情報入力手段43には、キーボード等が
適用される。
The input unit 41 includes a measurement point setting unit 42 and a flow velocity information input unit 43. The measurement point setting means 42 sets the measurement point (N) at the position of the ejection port (for example, the valve port of the heart) on the color Doppler image. A trackball or the like is applied in the same manner as the above.
The flow velocity information input means 43 is for inputting desired flow velocity information, and a keyboard or the like is applied to the flow velocity information input means 43.

また、ジェット流量演算部45は、第1図(d)に示す
ように、機能的に、流速演算手段45a,距離計測手段45b,
流量演算手段45cを有して成る。流速演算手段45aは、前
記計測点設定手段42により設定された計測点(N)での
血液の流速(Vn)を算出するものである。この流速(V
n)の算出は、第1図(b)における第1の流速演算手
段5aと同様に前(9)式の演算実行による。距離計測手
段45bは、前記流速情報入力手段43により入力された流
速情報の流速分布(すなわちカラードプラ画像)上での
対応位置の変動を平均化しこの平均化位置と前記計測点
(N)との間の距離(M)を求めるものである。上記実
施例における第2の計測点(X)では血流が拡散してい
るため流速(Vx)の計測制度が悪くなるおそれがある。
そこで、上記のように、第2の計測点(X)に相当する
位置での流速(Vx)を先に設定し、逆に距離(M)を求
めるようにすることで、噴出流量算出精度を高めてい
る。尚、流速情報のカラードプラ画像上での対応位置は
第5図において21で示すようになり、これが変動するこ
とになるため、これに特別な色彩を割り当てるようにす
れば、上記距離(M)の計測を表示画面上で行うことも
できる。
Further, as shown in FIG. 1 (d), the jet flow rate calculation unit 45 functionally includes a flow rate calculation unit 45a, a distance measurement unit 45b,
It has a flow rate calculating means 45c. The flow velocity calculating means 45a calculates the blood flow velocity (Vn) at the measurement point (N) set by the measurement point setting means 42. This flow rate (V
The calculation of n) is based on the execution of the calculation of the equation (9) as in the case of the first flow velocity calculating means 5a in FIG. 1B. The distance measuring means 45b averages the fluctuation of the corresponding position on the flow velocity distribution (that is, the color Doppler image) of the flow velocity information input by the flow velocity information inputting means 43, and calculates the difference between the averaged position and the measurement point (N). The distance (M) between them is determined. At the second measurement point (X) in the above embodiment, since the blood flow is diffused, the measurement accuracy of the flow velocity (Vx) may be deteriorated.
Therefore, as described above, the flow velocity (Vx) at the position corresponding to the second measurement point (X) is set first, and the distance (M) is determined in reverse, so that the ejection flow rate calculation accuracy is improved. Is increasing. The corresponding position of the flow velocity information on the color Doppler image is as shown by 21 in FIG. 5, which fluctuates. If a special color is assigned to this, the distance (M) Can be measured on the display screen.

また、第1図(d)において流量演算手段45cは、上
記のVx,Vn,Mを取込み、前(8)式の演算実行により噴
出流量(Q)を算出するものである。
In FIG. 1 (d), the flow rate calculation means 45c takes in the above Vx, Vn, M and calculates the ejection flow rate (Q) by executing the calculation of the equation (8).

尚、Vx,Vn,M及びQ等の表示については第9図に示す
のと同様である。
The display of Vx, Vn, M, Q and the like are the same as those shown in FIG.

次に、本願発明者の行ったモデル実験について説明す
る。
Next, a model experiment performed by the inventor of the present application will be described.

内径1.4,2.0,3.0,4.0mmの4種のノズルを用いて、フ
ァントム装置(ウォータバス)内にジェットを作り(第
6図参照)、流量を0.2乃至2.2/minの範囲で変えなが
らVn,Vx,Mを測定した。測定には、第1図(a)の装置
を用い、超音波プローブ11といて高流速検出可能な複合
型CWプローブ(2.5MHz)を用いた。特に、Vxの測定は、
安定性が悪いため、ゼロシフト機能を用いカラーの反転
(折り返り)を利用して行った。また、超音波ビームと
ジェットとのなす角度は、70゜以上だと誤差が大きくな
るので、60゜以下となるように設定した。更に、比較の
ための流量計測には、トランソニック・システム社製の
超音波流量計(流体を挟む2点間の超音波の到達時間差
から流量を求めるもの;精度2%)を用いた。
A jet is created in a phantom device (water bath) using four types of nozzles having an inner diameter of 1.4, 2.0, 3.0, and 4.0 mm (see FIG. 6), and Vn, while changing the flow rate in the range of 0.2 to 2.2 / min. Vx, M was measured. In the measurement, the apparatus shown in FIG. 1A was used, and a combined CW probe (2.5 MHz) capable of detecting a high flow rate as the ultrasonic probe 11 was used. In particular, the measurement of Vx
Due to poor stability, the color shift was performed using the zero shift function. In addition, the angle between the ultrasonic beam and the jet is set to be 60 ° or less because the error increases when the angle is 70 ° or more. Further, for the flow measurement for comparison, an ultrasonic flow meter manufactured by Transonic Systems (measured from the difference in arrival time of ultrasonic waves between two points sandwiching the fluid; accuracy: 2%) was used.

実測したVn,Vx,Mを前(8)式に代入して求めた流量
(estimated flow−rate)と流量計で実測した流量(me
asured flow−rate)との関係を第7図に示す。両者の
間には、ノズルの口径の違いにかかわらず、 Y=1.01X+0.06(r=0.96,SE=0.19)という良好な
線形関係が成り立った。
The measured flow rate (estimated flow-rate) obtained by substituting the actually measured Vn, Vx, and M into equation (8) and the flow rate (me
Fig. 7 shows the relationship with the asured flow-rate). A good linear relationship of Y = 1.01X + 0.06 (r = 0.96, SE = 0.19) was established between the two, regardless of the difference in nozzle diameter.

この実験結果より、自由乱流ジェットの場合、噴出口
の断面積が分らなくとも前(8)式からジェットの流量
をかなり精度良く求め得ることが明らかである。自由乱
流ジェットであるためには、レイノズル数は約2500以上
でなければならない。左心系の逆流の場合、圧力差は80
mmHg前後、従って流速は4m/s以上に達するので、上の条
件は満たされることが多いと考えられる。
From these experimental results, it is clear that in the case of a free turbulent jet, the jet flow rate can be obtained with high accuracy from the above equation (8) even if the sectional area of the jet port is not known. In order to be a free turbulent jet, the number of Reynolds nozzles must be about 2500 or more. For left heart regurgitation, the pressure difference is 80
It is considered that the above condition is often satisfied because the flow velocity reaches about 4 mm / s or more around mmHg.

以上、第1,第2の発明の実施例について説明したが、
第1,第2の発明は上記実施例に限定されるものではな
く、種々に変形実施例が可能であるのはいうまでもな
い。
The first and second embodiments of the present invention have been described above.
The first and second inventions are not limited to the above embodiment, and needless to say, various modifications can be made.

例えば第2の計測点を複数設け、各点について流速
(Vx)及び距離(M)を求めて2以上の噴出流量(Q)
を算出し、これを平均することで最終的な噴出流量
(Q)を求めるようにしてもよい。このようすれば、噴
出流量の計測精度を更に高めることができる。
For example, a plurality of second measurement points are provided, and for each point, the flow velocity (Vx) and the distance (M) are obtained, and two or more ejection flow rates (Q)
May be calculated and averaged to obtain the final ejection flow rate (Q). In this way, the measurement accuracy of the ejection flow rate can be further improved.

[発明の効果] 以上詳述したように第1,第2の発明によれば、自由ジ
ェットの性質を利用することにより、断面積を測定する
ことなしに、液体の噴出流量を求めることができる超音
波ドプラ装置を提供できる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the first and second aspects of the present invention, it is possible to obtain the ejection flow rate of the liquid without measuring the cross-sectional area by using the properties of the free jet. An ultrasonic Doppler device can be provided.

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

第1図(a)は第1の発明の一実施例を示すブロック
図、第1図(b)は同図(a)におけるジェット流量演
算部の詳細な構成ブロック図、第1図(c)は第2の発
明の一実施例を示すブロック図、第1図(d)は同図
(c)におけるジェット流量演算部の詳細な構成ブロッ
ク図、第2図は第1図(a)における血流イメージング
部の詳細な構成ブロック図、第3図は第1図(a)及び
(b)のジェット流量演算部における主要アルゴリズム
説明図、第4図は第1図(a)における表示部の表示例
説明図、第5図は第1図(b)における表示部の表示例
説明図、第6図及び第7図は本願発明者らによるモデル
実験の説明図及び該実験結果の特性図、第8図は自由乱
流ジェットの説明図である。 2……第1の計測点設定手段、 3……第2の計測点設定手段、 4……血流イメージング部、 5a……第1の流速演算手段、 5b……第2の流速演算手段、 5c……距離演算手段、 5d……流量演算手段、 9……表示部(表示手段)、 42……計測点設定手段、 43……流速情報入力手段、 45a……流速演算手段、 45b……距離計測手段、 45c……流量演算手段。
FIG. 1 (a) is a block diagram showing an embodiment of the first invention, FIG. 1 (b) is a detailed configuration block diagram of a jet flow rate calculation unit in FIG. 1 (a), and FIG. 1 (c). FIG. 1D is a block diagram showing an embodiment of the second invention, FIG. 1D is a detailed block diagram of the jet flow rate calculation unit in FIG. 1C, and FIG. 2 is a blood diagram in FIG. 1A. FIG. 3 is a detailed block diagram of the flow imaging unit, FIG. 3 is an explanatory diagram of a main algorithm in the jet flow rate calculation unit in FIGS. 1 (a) and (b), and FIG. 4 is a table of a display unit in FIG. 1 (a). FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of the display, FIG. 5 is an explanatory diagram of a display example of the display unit in FIG. 1 (b), FIG. 6 and FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of a free turbulent jet. 2... First measurement point setting means 3... Second measurement point setting means 4... Blood flow imaging unit 5a... First flow velocity calculation means 5 b. 5c: distance calculation means, 5d: flow rate calculation means, 9: display unit (display means), 42: measurement point setting means, 43: flow velocity information input means, 45a: flow velocity calculation means, 45b ... Distance measuring means, 45c ... Flow rate calculating means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−96233(JP,A) 特開 昭51−89463(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-96233 (JP, A) JP-A-51-89463 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】噴出口及びこの噴出口より噴出された流体
に向けて送波された超音波の受信エコーに基づいてカラ
ードプラ画像を得る超音波ドプラ装置において、前記カ
ラードプラ画像上の噴出口位置に設定された第1の計測
点での流体の流速を超音波送受結果より算出する第1の
流速演算手段と、前記カラードプラ画像上の噴出口から
流体噴出方向に離れた任意箇所に設定された第2の計測
点での流体の流速を超音波送受結果より算出する第2の
流速演算手段と、前記第1,第2の計測点間距離を求める
距離演算手段と、前記各演算手段の演算結果に基づいて
流体の噴出流量を算出する流量演算手段とを有すること
を特徴とする超音波ドプラ装置。
1. An ultrasonic Doppler apparatus for obtaining a color Doppler image based on a reception port of an ultrasonic wave transmitted toward a jet port and a fluid jetted from the jet port, the jet port on the color Doppler image. First flow velocity calculating means for calculating the flow velocity of the fluid at the first measurement point set at the position from the ultrasonic transmission / reception result, and set at an arbitrary position separated from the ejection port on the color Doppler image in the fluid ejection direction. Second flow velocity calculating means for calculating the fluid flow velocity at the second measurement point obtained from the ultrasonic transmission / reception result, distance calculating means for calculating the distance between the first and second measurement points, and each of the calculating means An ultrasonic Doppler device comprising: a flow rate calculating means for calculating a flow rate of ejected fluid based on a result of the calculation.
【請求項2】噴出口及びこの噴出口より噴出された流体
に向けて送波された超音波の受信エコーに基づいてカラ
ードプラ画像を得る超音波ドプラ装置において、前記カ
ラードプラ画像上の噴出口位置に設定された計測点での
流体の流速を超音波送受結果に基づいて算出する流速演
算手段と、所望の流速情報を入力する流速情報入力手段
と、この手段により入力された流速情報の前記カラード
プラ画像上での対応位置の変動を平均化しこの平均化位
置と前記計測点との間の距離を求める距離計測手段と、
この距離計測手段の計測結果及び前記流速演算手段の演
算結果並びに前記流速情報入力手段によって入力された
流速情報に基づいて流体の噴出流量を算出する流量演算
手段とを有することを特徴とする超音波ドプラ装置。
2. An ultrasonic Doppler apparatus for obtaining a color Doppler image based on a jet port and a reception echo of an ultrasonic wave transmitted toward a fluid jetted from the jet port, the jet port on the color Doppler image. A flow velocity calculating means for calculating the flow velocity of the fluid at the measurement point set at the position based on the ultrasonic transmission / reception result; a flow velocity information inputting means for inputting desired flow velocity information; and the flow velocity information inputted by this means. Distance measurement means for averaging the variation of the corresponding position on the color Doppler image and determining the distance between the averaged position and the measurement point,
An ultrasonic wave having flow rate calculating means for calculating the flow rate of fluid ejection based on the measurement result of the distance measuring means, the calculation result of the flow rate calculating means, and the flow rate information input by the flow rate information inputting means. Doppler device.
【請求項3】前記流体を血液とした請求項1又は2記載
の超音波ドプラ装置。
3. The ultrasonic Doppler device according to claim 1, wherein said fluid is blood.
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