JPH01313042A - 運動器官及び血液流の速度測定装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２つの順次のエコーグラフラインに基づいて、
相関関数値を供給する相関回路と、前記相関関数値に基
づいて運動器官及び血液流の速度の推測値および関連す
る相関ピークの値を供給するマルチプレックス／補間回
路とを具える運動器官及び血液流の速度測定装置に関す
るものである。

（従来の技術） 本発明は特に心臓の壁部のような運動器官及び血管内の
血液流の速度をエコーグラフ診断する分野に用いられて
いる。一般に、運動器官及び血液流の速度を測定する装
置によって解決すべき技術的な問題点は、表示装置を用
いて超音波エコー診断により器官および血液流の正確な
像を得るために、診断される運動の軸線方向のできるだ
け正確な推測値を得る必要があることである。

近年、この技術的な問題に対する種々の解決策が提案さ
れている。この点に関し、フランス国特許第２．５９０
．７９０号明細書には、移動ターゲットにより、順次に
バックスキャツタされた超音波信号を、巡回期間′ｒを
有する巡回放射の場合に次式によってリンクされるよう
にした上述した種類の運動器官及び血液流の速度測定装
置が記載されている。

Ｓｒｔ、＋（ｔ）＝ｓｎ（ｔ−τ） この式によれば、信号ｒ＋＋１は時間シフトτを除き、
前の信号ｎのレプリカである。この時間シフトは通路ト
ランスジューサーターゲット−トランスジューサを超音
波が一方の放射から他方の放射に移動するに必要な追加
の時間である。換言すれば、この時間シフトは次式で表
わすことができる。

τ−２ＶＴ／に こにＶはターゲットの速度であり、Ｃは超音波の速度で
ある。この時間シフトτの測定によって速度■の所要の
測定を行うことは勿論である。

５ｎ（ｔ）とＳ、、　Ｉ（ｔ）との間の相関関数は次式
で表すことができる。

Ｃｎ＋　ｎ−１（ｔｏ、　ｕ）　＝　ｆ　Ｓｎ−＋　（
ｔ　＋ｕ）Ｓｎ（ｔ）ｄｔまた、上式は次のように書換
えることができる。

Ｃｎ＋ｎ−＋（ＬＯ＋ＬＩ）＝Ｃｎｎ（ｔｏ＋ｕ−τ）
時間ｔｏは外挿深度２に関連し、次式で表わすことがで
きる。

ｔｏ＝　２ｚ／Ｃ 関数ｃｎｎ（ｔｏ、　ｕ）は自己相関関数であり、従っ
て、ｕ＝ｏで最大となる。これがため、時間シフトτ、
従って、速度■の測定は、何れのパラメータＵに対し関
数Ｃｎ、ｎ−＋（ｔｏ、ｕ）が最大となるかを決めるこ
とにより行い得る。この目的のため、相関関数によって
サンプリングステップ△Ｌでｕ　＋Ｉｌ　１　ｎ　−Ｉ
△ｔとＵ　、、ｘ＝ＩΔＬとの間を１のステップでサン
プリングして２Ｉ＋１の相関関数値が得られるようにす
る。ｕ”ｕｏに相当するこれら２Ｉ＋１の値の最大値に
より等価値τ＝ＵＯを用いて時間シフトτを測定するこ
とができる。

相関関数の最大値の決定中、サンプリングに固有の誤り
を除去するために、マルチプレックス／補間回路を用い
、これにより、相関関数値に基づき、速度および関連す
る相関ピークの値の一層正確な推測値を供給し得るよう
にする。前記フランス国特許第２．５９０．７９０号明
細書には、前に使用した信号Ｓｎ＋　１およびＳｎが超
音波信号の符号で減少されるように信号間の相関が“１
ビツピ相関と称される相関となるエコーグラフ信号処理
の例が記載されている。この場合、相関関数のピークは
２等辺３角形状となることは既知である。この形状を用
いて完全な相関ピークの最高点およびその２つの隣接部
に基づく再構成を直線状補間により行うことができ、こ
れによりｕＯの位置を正確に決めることができる。

（発明が解決しようとする課題） 時間シフトの解析に基づき速度を測定するこの既知の方
法は、例えば周波数シフトまたは位相シフトに基づく他
の方法に対し充分な利点を有する。

特に広帯域放射信号を用いることができ、軸線方向の測
定解像度を良好とすることができる。更に、相関による
測定方法が折返し現象を含まないと云う事実を考慮する
ことにより、通常の装置により一般に課せられるスレシ
ホルドを越えて速度を測定することができる。

しかし、上述した方法には相関ピークの位置の決定時に
サンプリングに関し、誤りが発生する欠点がある。実際
上、サンプルされた相関関数の最高点はサーチされた相
関ピークに属さなくなる。

相関ピークを低くし得る充分な速度傾斜を有するこの状
態は複雑なフラックスが測定される際に発生し得るよう
になる。この誤りは走査深度２の関数として速度プロフ
ィールＶの再構成時に急激な断続部として現われるよう
になる。

本発明の目的は上述した欠点を除去し得るように適切に
構成配置した上述した種類の運動器官及び血液流の速度
測定装置を提供することをその目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明はサンプリングステップ△ｔて作動し、ｋ△ｔ（
ｋ＝−１，−１＋１．・・・、１）だけシフトされた２
つの順次のエコーグラフラインに基づいて、２Ｉ＋１の
相関関数値を供給する相関回路と、前記相関関数値に基
づいて運動器官及び血液流の速度の推測値および関連す
る相関ピークの値を供給するマルチプレックス／補間回
路とを具える運動器官及び血液流の速度測定装置におい
て、前記相関回路およびマルチプレックス／補間回路に
よって、前記時間シフト間隔［−１△ｔ１＋１△ｔ］で
規定されるＮ領域の各々内に前記運動器官及び血液流の
速度の推測値および関連する相関ピークの値を供給し、
更に、運動器官及び血液流の速度の推測値がＮ領域の組
内で零を通過する走査深度の値により制限されたＭセグ
メントを規定する零交差検出器と、ｉ番目の領域（ｉ・
１、−・、Ｎ）に相当すると共にｊ番目のセグメント（
ｊ＝１．＝・、Ｍ）に相当する相関ピークの蓄積された
値ＰＬＩを記憶するメモリと、前記相関ピークの蓄積さ
れた値Ｐｉｊが最大となる領域ｉで各セグメントｊに対
し速度プロフィールを保持することによりサーチされた
速度プロフィールを再構成する検出装置とを具えること
を特徴とする。

本発明によれば大きな速度傾斜によるアーティファクト
を除去することにより相関ピークの最大値の位置を明瞭
に決めることができる。

これがため、本発明は、Ｎ領域およびＭセグメントによ
り存在する全ての可能な通路に沿う相関ピークの“追従
性”にあり、選択基準は全パターンにおける相関ピーク
の蓄積された値である。保持される通路は最高値に相当
するものである。

（実施例） 図面につき本発明を説明する。

第１図は本発明運動器官及び血液流の速度測定装置を示
す。この装置はエコーグラフによる超音波診断装置の一
部分を構成する。この超音波診断装置（第１図に示さず
）は少なくとも１個の超音波トランスデユーサを具え、
これを所定の巡回周波数Ｆ・１／丁を有するパルス信号
の周期的な送信段に接続すると共に前記トランスデユー
サに戻るエコー信号の受信段兼受信信号処理段に接続す
る。

前記フランス国特許第２．５９０．７９０号明細書には
、これらの回路段が記載されている。特に、前記受信段
兼処理段は巡回周期Ｔを有する遅延線を具え、これによ
り、２つの順次のエコーグラフ信号５ｎ（ｔ）およびＳ
ｎ、ｔ（ｔ）を同時に受信し得るようにする。第１図か
ら明らかなように、これら２つの信号５ｎ（ｔ）および
Ｓｎ、、（ｔ）はサンプリングステップ△ｔで作動する
相関回路１００によって処理する。

遅延線１０１ｋによって信号Ｓ、（ｔ）を値ｕｋ＝　ｋ
△ｔだけシフトする。ここに整数には値−１，ｉ＋１．
−１−１１０．１、−・、Ｉ−１，ｌとする。次いで、
２Ｅ＋１の相関器１０２ｋによって２Ｉ＋１個の相関関
数値、即ち、（Ｃｎ、　ｎ、＋　（ｔｏ、　ｕｋ））　
ｋξ［−１，ＩＩを供給する。

相関器１０２ｍは例えば“１ピツビ相関器とすることが
できる。第２図はこの場合明らかに２等辺３角形の形状
を有する相関ピークによって形成される相関関数を示す
。第２図の曲線はｌを５とした場合における値、即ち、
１１個の相関点を示す場合に相当する。

相関回路１００によって供給された２Ｉ＋１の相関関数
値の組をマルチプレックス／補間回路２００に供給する
。この回路２００は、これらの点をＮ領域Ｚｉ（ｉ・１
゜・・・、Ｎ）に群別することによりこれら相関点を区
分する。第２図は各々が３つの相関点を具える３つの領
域２．．２．およびｚ３への分割を示す。各領域Ｚ＋の
内側には速度ｖｌおよび相関ピーク値Ｐ、の推測値を供
給する。これらの値は時間従って走査深度の関数である
ため、これらをＶｔ（ｚ）およびＰｔ（ｚ）とする。１
ピツト相関（第２図）の場合にはＬ（ｚ）およびＰ□（
ｚ）は各領域およびその両隣の最高点の直線性補間によ
って計算し、か（して再構成された２等辺３角形の頂点
は対ｖ１（ｚ）、Ｐｌ（ｚ）に相当する。この相関法は
、前記フランス国特許第２．５９０．７９０号明細書に
記載されている。

Ｎ速度プロフィールＬ（ｚ）は第３図から明らかなよう
に関数２としてグラフ表示することができる。この第３
図に示すようにプロフィールＬ（ｚ）は第２図の領域２
．に対し例えば考慮する領域２．に相関ピークが存在し
ない場合に相当し、零通過を示す。零通過ＺＩ＋Ｚｔ＋
”’＋ＺＪ＋・・・は零−交差検出器３００により検出
し、軸線２に沿って輩セグメントΔｊ（ｊ−１，・・。

Ｍ）を規定し得るようにする。第３図に示す例ではこの
セグメントの数をドアとする。かようにしてＶセグメン
トΔｊが規定されると、各領域Ｚｉに対しこれらセグメ
ントの各々で相関ピークの値Ｐ、（ｚ）　ヲ計算して、
次式で表される数ＰＬＩを決め得るようにする。

Ｐｉｊ・ΣＰ、（ｚ） ｊ ＰＩ、ＩのＮｘＭ値はメモリ４００に記憶し、このメモ
リを、次に示すように検出装置５００によって読出すよ
うにする。即ち、各セグメントΔ１に対し、何れの領域
２．に対しパラメータＰｉｊが最大となるかをチエツク
する。これがため、サーチされた全プロフィールＶ（ｚ
）の部分はセグメント式４内で正確にＶｔ（ｚ）となる
。これらの値Ｖｔ（ｚ）はメモリに記憶し、再構成は、
Ｐｉｊが最大となるまでこれらの値を連続的にサーチす
ることによって達成する。これは次式で書表わすことが
できる。

第４図に示す実験例では、メモリ４００は第５図に示す
構体を有する。この場合、この構体は相関ピークの３×
６・１８個の蓄積された値を有する。各セグメントΔｊ
に対する最大値は交差で表わすことができる。かように
サーチされたプロフィールＶ（ｚ）はセグメントΔ１１
Δ２に対しＶ２（ｚ）で、次いでセグメントΔ３、Δ４
、Δ５に対してはＭｌ（ｚ）で、最後にセグメント八６
に対してはＶ２（ｚ）で示すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明運動器官及び血液流の速度測定装置の一
例を示すブロック図、 第２図はｌ−ビット相関および領域構体の場合における
サンプリングの関数として相関関数を示す特性図、 第３図は走査深度および領域構体の関数として推定速度
の変化を各領域に対して示す特性図、第４図は同じ（そ
の実験結果を示す特性図、第５図は第４図に示す結果を
得るために用−喝メモリの構成を示す説明図である。 １００　　・・・　相関回路 ２００　　・・・　マルチプレ・ツク入／補間回路３０
０　　・・・　零−交差検出器 ４００　　・・・　メモリ ５００　　・・・　検出装置 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ Ｚｉ　　　　ｚ２　　　ｚ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サンプリングステップ△ｔで作動し、ｋ△ｔ（ｋ＝
   −Ｉ、−Ｉ＋１、…、Ｉ）だけシフトされた２つの順次
   のエコーグラフラインに基づいて、２Ｉ＋１の相関関数
   値を供給する相関回路（１００）と、前記相関関数値に
   基づいて運動器官及び血液流の速度の推測値および関連
   する相関ピークの値を供給するマルチプレックス／補間
   回路（２００）とを具える運動器官及び血液流の速度測
   定装置において、前記相関回路（１００）およびマルチ
   プレックス／補間回路（２００）によって、前記時間シ
   フト間隔［−Ｉ△ｔ、＋Ｉ△ｔ］で規定されるＮ領域の
   各々内に前記運動器官及び血液流の速度の推測値および
   関連する相関ピークの値を供給し、更に、運動器官及び
   血液流の速度の推測値がＮ領域の組内で零を通過する走
   査深度の値により制限されたＭセグメントを規定する零
   交差検出器（３００）と、ｉ番目の領域（ｉ＝１、…、
   Ｎ）に相当すると共にｊ番目のセグメント（ｊ＝１、…
   、Ｍ）に相当する相関ピークの蓄積された値Ｐ＿ｉ＿ｊ
   を記憶するメモリ（４００）と、前記相関ピークの蓄積
   された値Ｐ＿ｉ＿ｊが最大となる領域ｉで各セグメント
   ｊに対し速度プロフィールを保持することによりサーチ
   された速度プロフィールを再構成する検出装置（５００
   ）とを具えることを特徴とする運動器官及び血液流の速
   度測定装置。 ２、前記相関回路（１００）は１−ビット相関器を具え
   、前記マルチプレックス／補間回路（２００）によって
   直線性補間を行うようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の運動器官及び血液流の速度測定装置。