JPH0213442A - 超音波ドプラ装置 - 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］ 本発明は超音波ドプラ装置、特に心臓血流などの運動す
る反射体の速度等の状態を画面上に表示する超音波ドプ
ラ装置に関する。

［従来の技術］ 一定の繰返し周波数で超音波パルス波を生体内などに放
射して運動する反射体の運動状態を画像表示する超音波
ドプラ装置が周知であり、これは生体内からの反射エコ
ーを受信し、反射エコーが受けたドプラ効果を超音波キ
ャリア周波数の周波数偏移として検出することにより、
反射体の速度分布状態を求めている。

このような超音波ドプラ装置では、速度情報を得るため
に連続波の超音波を使用する場合もあるが、レンジ分解
能、ビーム集束性の良さ、使いやすさなどの点で優れた
パルス波の超音波か多く用いられている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、超音波パルス波は一定の周波数で超音波
を繰り返すため折返し現象か生じ、運動する反射体の速
度を良好に検出できないという問題がある。

すなわち、超音波パルス波の繰返し周波数は運動する反
射体までの距離に応じて選定されるが、速度を特定する
ためのドプラ偏移周波数はこの繰返し周波数の±１／２
の周波数範囲（ナイキスト周波数）に限定される（サン
プリング定理）。

第５図には、ドプラ偏移周波数（ドプラ信号）の変化が
示されており、図示されるように、信号のレベルか上昇
して」１限のナイキスト周波数の外に出た速度成分は折
り返されて下限のナイキスト周波数の部分に現れる。従
って、ドプラ信号は不連続なものとなり、正確な速度の
判別が困難となる。

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、そ
の目的は、折返し現象を除去して良好に速度の判別かで
きる超音波ドプラ装置を提供することにある。

［課題を解決するだめの手段］ 前記目的を達成するために、本発明は、被検体内に一定
の繰返し周波数で超音波パルス波を放射し、運動する反
射体からの反射エコー信号を復調し周波数分析器により
ドプラ偏移周波数を検出する超音波ドプラ装置において
、ナイキスト周波数に対応した所定のサンプリング周波
数で受信信号を取り込むサンプラと、カットオフ周波数
を前記サンプリング周波数の２倍に設定した低域通過フ
ィルタと、前記サンプラの出力から周波数分析した後に
その最大周波数をドプラ偏移周波数として検出する周波
数偏移検出器と、この周波数偏移検出器の出力をナイキ
スト周波数に近似した参照値と比較しこの参照値を超え
る場合にそのオーバーフロー時間たけ所定の信号を出力
する比較回路と、この比較回路出力に基づいて前記オー
バーフロー時間では画面における周波数情報の表示位置
を所定の場所までンフ）・させる画像表示位置シフト回
路と、を備えたことを特徴とする。

し作用〕 以上の構成によれば、サンプリング周波数か低域通過フ
ィルタのカットオフ周波数の１／２となっているので、
サンプリングした後の信号は従来てはカットされていた
ドプラ偏移周波数成分（高い速度成分）を残した状態の
ものとなる。すなわち、従来では、第５図に示されるよ
うな折り返される信号をできるだけ除去するために、フ
ィルタにて高い周波数（ドプラ偏移周波数）成分を前も
って除去するなどしていたものであるが、本発明では、
逆にカットオフ周波数を広げナイキスト周波数外（範囲
外）の周波数成分も取り込むようにする。

そして、この状態でナイキスト周波数外のドプラ偏移周
波数信号が存在するか否かが時間軸上で検出され、この
時間中のドプラ偏移周波数信号は所定の周波数だけシフ
トされる。従って、表示器上ではナイキスト周波数外の
周波数偏移信号（情報）かナイキスト周波数内の周波数
偏移信号につなかった状態で表示されることになる。

し実施例］ 以下、図面に基ついて本発明の好適な実施例を説明する
。

第１図には、超音波ドプラ装置の概略を示す回路か示さ
れており、電気−音響変換素子である振動子１０には送
受信器１２か接続され、この送受信器１２の制御に基づ
いて超音波を生体内に放射することかできる。そして、
この送受信器１２には復調器１４が接続され、送受信器
１２にて受信されたエコー信号はドプラ信号か取り川し
やすい形で復調される。

また、超音波ドプラ装置にはＣＲＴなとから成る表示部
３０か設けられており、本発明ではドプラ信号を周波数
解析しその周波数偏移情報をスペクトラム表示、あるい
は時間軸上に周波数偏移の変化を表示したＭモード表示
などをしている。

本発明において特徴的なことは、従来捨てていたナイキ
スト周波数外のドプラ偏移周波数情報を抽出して画面」
二でつなげるようにしたことである。

すなわち、周波数分析部１００には、まず低域通過フィ
ルタ１６、サンプラ１８及び周波数分析器２０か設けら
れており、前記サンプラ１８はナイキスト周波数（超音
波の繰返し周波数の約１／２である）に対応した所定の
サンプリング周波数で受信信号を取り込んでおり、実施
例ではサンプリング周波数をナイキスト周波数とほぼ同
一の周波数ｆｏ　　（数ｋＨｚ）に設定している。一方
、低域通過フィルタ１６はそのカットオフ周波数を前記
サンプリング周波数の２倍に設定する。

第２図には、前記低域通過フィルタ１６及びサンプラ１
８で得られる信号スペクトルを、周波数分析した関数Ｐ
　（ｆ）で示しており、低域通過フィルタ１６の出力が
、図（ａ）で示されるような信号であるとすると、サン
プラ１８ではサンプリング周波数ｆＯがカットオフ周波
数ｆｃの１／２となっているので、図（ｂ）で示される
ように、図（ａ）のスペクトルがサンプリング周波数ｆ
。

ごとに重なったスペクトルとなる。なお、周波数分析器
２０の分析範囲は０〜ｆｏの範囲である。

前記サンプラ１８の出力は、従来と同様の構成から成る
周波数分析器２０を介して画像表示位置シフト回路２８
に供給されるとともに、ナイキスト周波数外のドプラ偏
移周波数信号を抽出するための回路に供給される。この
抽出回路は、周波数偏移検出器２２、及び比較回路とし
ての比較器２４とフリップフロップ２６から構成される
。

前記周波数偏移検出器２２は周波数分析した値にバラツ
キがあるため、実施例ではドプラ信号の最大周波数をド
プラ偏移周波数として検出いる。

また、比較器２４は、第３図に示されるように、周波数
偏移検出器２２の出力をナイキスト周波数とほぼ同一の
参照値ｆｏ°（電圧値）と比較しており、周波数偏移が
参照値ｆＯ’よりも大きい場合には、図（ｂ）に示され
る信号を出力する。そして、フリップフロップ２６はこ
の比較器２４の出力を受け、第３図（Ｃ）に示されるよ
うに、ドプラ偏移周波数信号が参照値を超えるオーバー
フロー時間たけ所定の信号を出力するようにしている。

次に、画像表示位置シフト回路２８は前記比較Ｉ− 回路出力に基づいて、第３図（ｃ）に示されるオーバー
フロー時間中、画像における周波数情報の表示位置を所
定の場所までシフトさせており、ナイキスト周波数外の
ドプラ偏移周波数信号を表示器３０」二でナイキスト周
波数だけずらして、ナイキスト周波数内で求められたド
プラ偏移周波数信号につなくようにする。

実施例は以上の構成から成り、以下にその作用を説明す
る。

第１図の振動子１０にて得られたエコー信号は、復調器
１４を介して周波数分析部１００に供給されるか、低域
通過フィルタ１６にてサンプリング周波数の２倍のカッ
トオフ周波数にて余分な信号成分が除去される。

そして、サンプラ１８ではこのフィルタ出力をナイキス
ト周波数ｆｏとほぼ同一の周波数でサンプリングするの
で、サンプラ１８の出力には高速度のドプラ周波数成分
が含まれた状態の信号になる。

このサンプラ１８の出力は、周波数分析器２０にて０〜
ｆｏの範囲で周波数分析され、その後に画像表示位置シ
フト回路２８に供給されるとともに、周波数偏移検出器
２２に供給され、この周波数偏移検出器２２でドプラ偏
移周波数信号（その最大値）か電圧値で求められる。そ
うして、このドプラ偏移周波数信号は比較器２４により
ナイキスト周波数に対応する参照値と比較され、前述の
ように、フリップフロップ２６からはナイキスト周波数
外のドプラ偏移周波数信号であることを示すオーバーフ
ロー時間の信号か出力される。

このオーバーフロー時間信号は、画像表示位置シフト回
路２８に供給され、この画像表示位置シフト回路２８に
よりその時間内に存在する周波数偏移情報の表示位置を
ナイキスト周波数分シフトさせて画面」二に表示させる
ことになる。

この表示位置のシフトを第４図に基づいて説明する。す
なわち、従来の装置では低域通過フィルタ１６のカット
オフ周波数ｆｃとほぼ同じサンプリング周波数で、エコ
ー信号をサンプリングしており、この場合には、図（ａ
）に示されるように、ナイキスト周波数ｆｏの範囲か表
示範囲となり、周波数ｆｏからｆｃの間のドプラ偏移周
波数情報は表示されない。これに対し、本発明では、図
（ｂ）に示されるように、サンプリング周波数を小さく
して得られた周波数成分２００を図示２０１の位置にシ
フトして表示されることになる。この周波数成分２００
は高い速度成分であり、これにより運動反射体の検出速
度を従来に比べて２倍の速度まで高めることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ナイキスト周波
数とほぼ同一のサンプリング周波数とし、低域通過フィ
ルタのカットオフ周波数を前記サンプリング周波数の２
倍に設定するとともに、ナイキスト周波数を超えるドプ
ラ偏移周波数を検出してこの部分の画像の表示位置を本
来あるべき位置までシフトさせるようにしたので、従来
捨てていたナイキスト周波数外のドプラ偏移周波数信号
をナイキスト周波数内のドプラ偏移周波数信号につなげ
ることかでき、従来の速度の２倍の速度の表示か可能と
なる。

従って、従来除去できなかった折返し現象をなくしなが
ら、運動反射体を高速度まで正確に画像表示することが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る超音波ドプラ装置の概略を示す回
路ブロック図、 第２図は低域通過フィルタとサンプラの出力信号を説明
する波形図、 第３図は比較器とフリップフロップの出力波形図、 第４図は画像表示位置シフト回路の動作を説明するため
の波形図、 第５図は従来装置における折返し現象を説明するための
波形図である。 １２　・・・　送受信器 １４　・・・　復調器 １６　・・・　低域通過フィルタ １８　・・・　サンプラ ２０　・・・　周波数分析器 ２２・・・　周波数偏移検出器 ２４　・・・　比較器 ２６　・・　フリップフロップ ２８　・・　画像表示位置シフト回路 ３０　・・・　表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体内に一定の繰返し周波数で超音波パルス波
   を放射し運動する反射体からの反射エコー信号を復調し
   周波数分析器によりドプラ偏移周波数を検出する超音波
   ドプラ装置において、ナイキスト周波数に対応した所定
   のサンプリング周波数で受信信号を取り込むサンプラと
   、カットオフ周波数を前記サンプリング周波数の２倍に
   設定した低域通過フィルタと、前記サンプラの出力から
   周波数分析した後にその最大周波数をドプラ偏移周波数
   として検出する周波数偏移検出器と、この周波数偏移検
   出器の出力をナイキスト周波数に近似した参照値と比較
   しこの参照値を超える場合にそのオーバーフロー時間だ
   け所定の信号を出力する比較回路と、この比較回路出力
   に基づいて前記オーバーフロー時間では画面における周
   波数情報の表示位置を所定の場所までシフトさせる画像
   表示位置シフト回路と、を備えたことを特徴とする超音
   波ドプラ装置。