JPH0245043A - パルスドプラ計測装置 - Google Patents
パルスドプラ計測装置Info
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- JPH0245043A JPH0245043A JP63195038A JP19503888A JPH0245043A JP H0245043 A JPH0245043 A JP H0245043A JP 63195038 A JP63195038 A JP 63195038A JP 19503888 A JP19503888 A JP 19503888A JP H0245043 A JPH0245043 A JP H0245043A
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Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はパルスドプラ計測装置に関し、特に超音波によ
り物体の速度を検出する装置、例えば、生体内の血流速
度をリアルタイムで測定する場合に、高い信号対雑音比
で計測が可能なパルスドプラ計測装置に関する。
り物体の速度を検出する装置、例えば、生体内の血流速
度をリアルタイムで測定する場合に、高い信号対雑音比
で計測が可能なパルスドプラ計測装置に関する。
音波のドプラ効果により物体の流速を知る装置としては
、従来から種々のものが知られている。
、従来から種々のものが知られている。
特に、パルスドプラ法を用いる装置(例えば、「日本音
響学会誌」第29巻第6号(1973年)Pp351〜
352参照)では超音波パルス(pulsed con
tinuous wave)を繰り返し送波し、受波信
号に計測部位までの距離に対応したタイムゲートをかけ
ることにより、測定部位を特定することが可能であるこ
とが知られている。
響学会誌」第29巻第6号(1973年)Pp351〜
352参照)では超音波パルス(pulsed con
tinuous wave)を繰り返し送波し、受波信
号に計測部位までの距離に対応したタイムゲートをかけ
ることにより、測定部位を特定することが可能であるこ
とが知られている。
従来の超音波ドプラ血流計装置としては、例えば、特開
昭58−188433号公報、同60−119929号
公報。
昭58−188433号公報、同60−119929号
公報。
同61−25527号公報に開示されている如く、血管
に向けて超音波を送信し、血管中の血液で反射した超音
波のドプラ偏移周波数を測定して、血液の流れの方向と
超音波送信方向とのなす角度をθ、血流の速度をVとし
たとき VCO9θを測定することにより、血流を計測
する装置が知られている。
に向けて超音波を送信し、血管中の血液で反射した超音
波のドプラ偏移周波数を測定して、血液の流れの方向と
超音波送信方向とのなす角度をθ、血流の速度をVとし
たとき VCO9θを測定することにより、血流を計測
する装置が知られている。
上述の如く、ドプラ周波数を測定することにより、血流
等の速度を知ることが可能である。ところで1人体内の
血流を計測するには、血管壁、心臓壁等の壁の動きと血
流とを分離するため、MTI(固体物除去)フィルタを
用いる必要がある。このため、上記MTIフィルタの零
点付近では、ドプラ信号成分も振幅が小さくなり、信号
対雑音比が劣化するという問題があった。
等の速度を知ることが可能である。ところで1人体内の
血流を計測するには、血管壁、心臓壁等の壁の動きと血
流とを分離するため、MTI(固体物除去)フィルタを
用いる必要がある。このため、上記MTIフィルタの零
点付近では、ドプラ信号成分も振幅が小さくなり、信号
対雑音比が劣化するという問題があった。
一般には、上記MTIフィルタの段数を増加させること
、帰還ループを工夫すること等で低°周波数域で急峻な
フィルタ特性にすることは可能である。しかしながら、
例えば、二次元パルスドプラ法では、用いるデータ量が
10〜20サン°プル程度であるため、フィルタの段数
は多くできず、また、帰還ループが使用できないといっ
た限界があり、対策は容易には行えない。
、帰還ループを工夫すること等で低°周波数域で急峻な
フィルタ特性にすることは可能である。しかしながら、
例えば、二次元パルスドプラ法では、用いるデータ量が
10〜20サン°プル程度であるため、フィルタの段数
は多くできず、また、帰還ループが使用できないといっ
た限界があり、対策は容易には行えない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来のパルスドプラ計測装置における上
述の如き問題を解消し、低周波数域で、高い信号対雑音
比で計測が可能なパルスドプラ計測装置を提供すること
にある。
するところは、従来のパルスドプラ計測装置における上
述の如き問題を解消し、低周波数域で、高い信号対雑音
比で計測が可能なパルスドプラ計測装置を提供すること
にある。
本発明の上記目的は、所定の送波間隔で、物体に繰返し
超音波パルスを送波して得られる反射信号の位相を検出
し、該位相信号の示すドプラ周波数から前記物体の速度
を算出するパルスドプラ計測装置において、前記超音波
パルスの送波間隔と等しい時間間隔(T)で順次サンプ
ルされた位相信号のうち、n’T(n:2以上の整数)
の時間間隔のもの同志の相関をとって位相差ベクトルを
得、該位相差ベクトルの角度から速度を算出する如く構
成されたことを特徴とするパルスドプラ計測装置によっ
て達成される。
超音波パルスを送波して得られる反射信号の位相を検出
し、該位相信号の示すドプラ周波数から前記物体の速度
を算出するパルスドプラ計測装置において、前記超音波
パルスの送波間隔と等しい時間間隔(T)で順次サンプ
ルされた位相信号のうち、n’T(n:2以上の整数)
の時間間隔のもの同志の相関をとって位相差ベクトルを
得、該位相差ベクトルの角度から速度を算出する如く構
成されたことを特徴とするパルスドプラ計測装置によっ
て達成される。
上記nの値は、代表的には2である。本発明にかかるパ
ルスドプラ計測装置においては、従来の時間間隔Tの位
相信号同志の相関をとる方式に比べて、低周波領域での
雑音成分が減り、更に、低速領域での速度計測精度が向
上する反面、高速側の計測速度限界は1/2になる。こ
れを補うため、時間間隔2T(一般的にはnT)の位相
信号同志の相関をとり位相差ベクトルを得る手段に加え
て、時間間隔Tの位相信号同志の相関をとり位相差ベク
トルを得る手段をも備え、双方の結果から速度を算出す
る如く構成したものである。
ルスドプラ計測装置においては、従来の時間間隔Tの位
相信号同志の相関をとる方式に比べて、低周波領域での
雑音成分が減り、更に、低速領域での速度計測精度が向
上する反面、高速側の計測速度限界は1/2になる。こ
れを補うため、時間間隔2T(一般的にはnT)の位相
信号同志の相関をとり位相差ベクトルを得る手段に加え
て、時間間隔Tの位相信号同志の相関をとり位相差ベク
トルを得る手段をも備え、双方の結果から速度を算出す
る如く構成したものである。
MTIフィルタでは、遅延時間がTから例えば2Tにな
ると、フィルタの周波数特性が、形状が保存されたまま
低域に圧縮されたものとなり、ピークの周波数が1/2
Tから1/4Tとなる。そのため利得が増大し、信号対
雑音比の改善に寄与することになる。また、自己相関処
理においては、相関処理が、2T遅れたドプラ信号との
間でなされることになり、2T時間で測ることによる計
測精度の改善と雑音の相関が減ることによる雑音量の低
減作用がある。これは、遅延時間が3T、4Tと長くな
っても同様であり、効果は更に増大することになる。
ると、フィルタの周波数特性が、形状が保存されたまま
低域に圧縮されたものとなり、ピークの周波数が1/2
Tから1/4Tとなる。そのため利得が増大し、信号対
雑音比の改善に寄与することになる。また、自己相関処
理においては、相関処理が、2T遅れたドプラ信号との
間でなされることになり、2T時間で測ることによる計
測精度の改善と雑音の相関が減ることによる雑音量の低
減作用がある。これは、遅延時間が3T、4Tと長くな
っても同様であり、効果は更に増大することになる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。図において、1は位相比較器、2はA/D変換器、
3,4はMTIフィルタ、7,8は自己相rJIi器、
’9.10は複素加算器、ll−1,11−2ハ角度検
出器、 12−1.12−2は除算器、また13は判別
器を示している。
る。図において、1は位相比較器、2はA/D変換器、
3,4はMTIフィルタ、7,8は自己相rJIi器、
’9.10は複素加算器、ll−1,11−2ハ角度検
出器、 12−1.12−2は除算器、また13は判別
器を示している。
送波間隔Tで心臓内の任意の個所に向けて送出された超
音波パルスは、血流により、反射し受信される。受信し
た信号が入力端子100に入力されると1位相比較器1
により、ドプラ信号が検出される、検出された信号は、
A、 / D変換器2により時系列データとなる。この
時系列データをv′。
音波パルスは、血流により、反射し受信される。受信し
た信号が入力端子100に入力されると1位相比較器1
により、ドプラ信号が検出される、検出された信号は、
A、 / D変換器2により時系列データとなる。この
時系列データをv′。
(n=1.2.・・・・)とすれば、vInは位相ベク
トル(複素数)であり、 V’、= Anexp(jθn)・−−−(1)がA/
D変換器2により出力される。
トル(複素数)であり、 V’、= Anexp(jθn)・−−−(1)がA/
D変換器2により出力される。
従来は、このv′1を、(固定物を除去するため)MT
Iフィルタ3に入力し、自己相関器7により相関演算を
行い、自己相関器7の出力を任意回数(例えば、8〜2
0回)、複素加算器により加算した後、角度検出器11
−1により位相差を得て、除算器12−1において位相
差をTで除算することにより。
Iフィルタ3に入力し、自己相関器7により相関演算を
行い、自己相関器7の出力を任意回数(例えば、8〜2
0回)、複素加算器により加算した後、角度検出器11
−1により位相差を得て、除算器12−1において位相
差をTで除算することにより。
ドプラ周波数を得ていた。
これに対して本実施例に示す装置においては。
上記除算器12−1の出力 ω6と、以下に述べる付加
部分413により得られるドプラ周波数(除算器12−
2の出力)ωイ′とを得て、判別器13により、どちら
か一方を選択し出力を行うものである。
部分413により得られるドプラ周波数(除算器12−
2の出力)ωイ′とを得て、判別器13により、どちら
か一方を選択し出力を行うものである。
そこで、以下に、上記付加部分413について詳細に説
明する。
明する。
付加部分413中のMTIフィルタ4では、遅延時間が
2Tである。第2図に、このMTIフィルタ4と前記M
TIフィルタ3の周波数特性を示した。MTI(2T)
フィルタ4では、MT I (T)フィルタ3より、利
得が増大(斜線部分)する。
2Tである。第2図に、このMTIフィルタ4と前記M
TIフィルタ3の周波数特性を示した。MTI(2T)
フィルタ4では、MT I (T)フィルタ3より、利
得が増大(斜線部分)する。
上記MTI(2T)フィルタ4とMT I (T)フィ
ルタ3とを、一体的に構成することもできる。第3図に
その具体例を示す。第3図に示したフィルタにおいては
、入力端子300にドプラ信号vn″が入力されると、
出力端子301には差分出力vn:V n=v’、+1
−V’。 ・・・・(2)が、出力端子30
2には、差分出力Un:U、=V″n、、 −v’n
・・・・(3)が、それぞれ出力される。
ルタ3とを、一体的に構成することもできる。第3図に
その具体例を示す。第3図に示したフィルタにおいては
、入力端子300にドプラ信号vn″が入力されると、
出力端子301には差分出力vn:V n=v’、+1
−V’。 ・・・・(2)が、出力端子30
2には、差分出力Un:U、=V″n、、 −v’n
・・・・(3)が、それぞれ出力される。
これは、最も簡素な構成のうちの一つである。
上記差分出力vnは、自己相関器7に導かれ、最終的に
ドプラ周波数ω6が得られる。すなわち。
ドプラ周波数ω6が得られる。すなわち。
自己相関器7では、V n + xとT時刻遅れた■。
の複素共役ベクトルvn拳との複素乗算が実施される。
自己相関器7の出力をynとすれば。
yn=vn+1・vn* ・・・・
(4)であり、ynは複素数加算器9に入力される。
(4)であり、ynは複素数加算器9に入力される。
第4図(a)は以上述べたことを図で示したものである
。ドプラ信号がMTIフィルタにより一次差分され、M
TIフィルタの出力を用いて通常の時間Tの相関処理に
より、出力V z V−y V 3 V 2 ” 1・
・・・、v9V、*を得る。
。ドプラ信号がMTIフィルタにより一次差分され、M
TIフィルタの出力を用いて通常の時間Tの相関処理に
より、出力V z V−y V 3 V 2 ” 1・
・・・、v9V、*を得る。
第1図において、複素加算器9の出力をYiとおけば、
Y工=Σy0
=YR+jY1 ・・・・(5)であり
、角度検出器11−1の出力を八〇とおけば、Δθ=t
an−”(Yl/ YR) ”(6)を得るに
こで、YRは実部、Ylは虚部を示している。
、角度検出器11−1の出力を八〇とおけば、Δθ=t
an−”(Yl/ YR) ”(6)を得るに
こで、YRは実部、Ylは虚部を示している。
除算器12−1は、上記Δθを時間パラメータTで除算
することにより、ドプラ周波数ωd:ω4=Δθ/T T YR を出力する。
することにより、ドプラ周波数ωd:ω4=Δθ/T T YR を出力する。
一方、前記差分出力Unは、自己相関器8に導かれる。
自己相関器8は自己相関器7と同一のものであるが、用
い方が少し異なる。すなわち、自己相関器8では、 U
ll+2と2T時刻遅れたUnの複素共役ベクトルUn
*との複素乗算が実施される。
い方が少し異なる。すなわち、自己相関器8では、 U
ll+2と2T時刻遅れたUnの複素共役ベクトルUn
*との複素乗算が実施される。
自己相関器8の出力をXnとおけば、
xn=Un+2・UoI ・・・・(8)
であり、xnは複素数加算器10に入力される。
であり、xnは複素数加算器10に入力される。
第4図(b)は1以上述べたことを図で示したものであ
る。ドプラ信号VL’lV2’l・・・・、V工。′が
2T時刻遅れた値との差をとるMTIフィルタにより一
次差分され、MTI出力U、、U2.・・・・、U、を
得る0次に、2T遅れた値との自己相関処理により、相
関出力U、U工傘、U、U、*、・・・・、U、UG拳
を得るものである。
る。ドプラ信号VL’lV2’l・・・・、V工。′が
2T時刻遅れた値との差をとるMTIフィルタにより一
次差分され、MTI出力U、、U2.・・・・、U、を
得る0次に、2T遅れた値との自己相関処理により、相
関出力U、U工傘、U、U、*、・・・・、U、UG拳
を得るものである。
第4図(a)との違いは、MTIフィルタ、自己相関両
方において、2T遅れた値を用いることにある。従来(
第4図(a))、8回の自己相関出力の加算に必要なデ
ータ量はV工′〜v1゜′、9Tであった、同一データ
量で可能な新方式(第4図(b))の自己相関出力の加
算回数は6回となる。しかし、第5図に示す如く1本実
施例に示すMTI(2T)のフィルタ特性は、従来のM
TI(T)の特性に比べて、低周波数領域で、斜線で示
される部分の利得が改善(最大約5.7dB)される。
方において、2T遅れた値を用いることにある。従来(
第4図(a))、8回の自己相関出力の加算に必要なデ
ータ量はV工′〜v1゜′、9Tであった、同一データ
量で可能な新方式(第4図(b))の自己相関出力の加
算回数は6回となる。しかし、第5図に示す如く1本実
施例に示すMTI(2T)のフィルタ特性は、従来のM
TI(T)の特性に比べて、低周波数領域で、斜線で示
される部分の利得が改善(最大約5.7dB)される。
第1図において、複素加算器10の出力を Xiとおけ
ば、 X□=ΣXn =XR+jXI ・・・・(9)であり
、角度検出器11−2の出力をΔO′とおけば、Δθ’
=tan−1(X+/ xFl) ・−−−(
io)を得る。ここで、XPは実部、Xlは虚部を示し
ている。
ば、 X□=ΣXn =XR+jXI ・・・・(9)であり
、角度検出器11−2の出力をΔO′とおけば、Δθ’
=tan−1(X+/ xFl) ・−−−(
io)を得る。ここで、XPは実部、Xlは虚部を示し
ている。
除算器12−2は上記Δθ′を時間パラメータ2Tで除
算することにより、ドプラ周波数ωイ′:ωイ′=Δθ
′72T を出力する。
算することにより、ドプラ周波数ωイ′:ωイ′=Δθ
′72T を出力する。
位相差Δθ′は第6図に示す如く、時間パラメータ2T
で測ることになるので、同一速度に対して位相差へ〇に
比べて2倍の角度回転する。このため、Tで測るΔOよ
り正確である。また、雑音に対しても相関量が減り、有
利である。但し、測定限界はω6は±π/T、ω6′は
±π/2Tとなる。
で測ることになるので、同一速度に対して位相差へ〇に
比べて2倍の角度回転する。このため、Tで測るΔOよ
り正確である。また、雑音に対しても相関量が減り、有
利である。但し、測定限界はω6は±π/T、ω6′は
±π/2Tとなる。
前記判別器13では、上記ω6とω、′とから判別アル
ゴリズムにより、どちらか一方を選択する。
ゴリズムにより、どちらか一方を選択する。
以下、判別アルゴリズムについて、第7図を用いて説明
する。
する。
まず、位相差Δθの絶対値がπ12以上かどうか、すな
わち、1Δ01〉π/2かどうかを判定する(ステップ
51)。真(Yes)の場合、Δ0/’rをω6とする
(ステップ52)。また、偽(No)の場合は、Δ0’
/2TC=ωdl)をω6とする(ステップ53)。
わち、1Δ01〉π/2かどうかを判定する(ステップ
51)。真(Yes)の場合、Δ0/’rをω6とする
(ステップ52)。また、偽(No)の場合は、Δ0’
/2TC=ωdl)をω6とする(ステップ53)。
出力端子200からは1判別器13により、従来より正
確なドプラ周波数ω6が出力される。一方、出力端子2
01からは、従来通りの・ドプラ周波数ω6が出力され
る。
確なドプラ周波数ω6が出力される。一方、出力端子2
01からは、従来通りの・ドプラ周波数ω6が出力され
る。
上記実施例においては、付加部分413として、時間パ
ラメータを2Tとした例を説明した。時間パラメータは
2Tに限らず、3T、4T、・・・・と−般にはmT(
m:3以上の整数)で、同様の効果を得ることができる
。その場合には、第1図におけるMTITィルタ4.自
己相関器8の遅延素子6゜除算器12−2における時間
パラメータ2Tを、mTに変更する。また、先に第7図
に示した判別アルゴリズムとしては、まず、位相差Δθ
の絶対値がyc/m以上か否か、すなわち、1Δ01≧
π/mか否かを判定する(ステップ51に対応する)。
ラメータを2Tとした例を説明した。時間パラメータは
2Tに限らず、3T、4T、・・・・と−般にはmT(
m:3以上の整数)で、同様の効果を得ることができる
。その場合には、第1図におけるMTITィルタ4.自
己相関器8の遅延素子6゜除算器12−2における時間
パラメータ2Tを、mTに変更する。また、先に第7図
に示した判別アルゴリズムとしては、まず、位相差Δθ
の絶対値がyc/m以上か否か、すなわち、1Δ01≧
π/mか否かを判定する(ステップ51に対応する)。
真(Yes)の場合には Δ0/Tをω6とする(ステ
ップ52に対応する)、また、偽(No)の場合には、
Δθ’/m T(=ωイ′)をω6とする(ステップ5
3に対応する)。
ップ52に対応する)、また、偽(No)の場合には、
Δθ’/m T(=ωイ′)をω6とする(ステップ5
3に対応する)。
これにより、低速度の血流に対して、従来より正確な測
定が可能になる。
定が可能になる。
第8図は、第1図のM T rフィルタ3,4において
フィルタの段数を2次にしたとき、自己相関器7,8の
出力を得る過程を示す図である。MT工2次フィルタは
、具体的には、前述の第3図における遅延素子341.
342を、Tから2Tのものに変更することで実現可能
である。相関値を得るまでの過程は、第4図で説明した
のと同様である。
フィルタの段数を2次にしたとき、自己相関器7,8の
出力を得る過程を示す図である。MT工2次フィルタは
、具体的には、前述の第3図における遅延素子341.
342を、Tから2Tのものに変更することで実現可能
である。相関値を得るまでの過程は、第4図で説明した
のと同様である。
第8図(a)において、自己相関値の8回加算に必要と
なるドプラ信号データは+ v、’、v2’、・・・・
、V工□′であり、時間長はIOTである。ドプラ信号
は、T時刻遅れた値と差をとるMTI2Tフィルタによ
り2次差分され、MTIT力を得る。MT工出出力値、
T時刻遅れた値との自己相関処理により、相関出力V
x V x ” + V x V z ” + ” ”
+ V s V e ” ”。
なるドプラ信号データは+ v、’、v2’、・・・・
、V工□′であり、時間長はIOTである。ドプラ信号
は、T時刻遅れた値と差をとるMTI2Tフィルタによ
り2次差分され、MTIT力を得る。MT工出出力値、
T時刻遅れた値との自己相関処理により、相関出力V
x V x ” + V x V z ” + ” ”
+ V s V e ” ”。
得る。これは従来と同じものである。
付加部分413における処理過程は、第8図(b)に示
されている。従来部分と同じドプラ信号データV□″l
V 2 ’ l・・・・t V L L′を用いてで
きる自己相関値の個数は6個であることが分かる。加算
回数6回の場合は、これら6個の相関出力を用いれば良
い。更に、加算回数を7回にしたいときは、第8図(b
)に示す如<、Vi、’を加えて、v、’ 〜v、2の
データが必要である。
されている。従来部分と同じドプラ信号データV□″l
V 2 ’ l・・・・t V L L′を用いてで
きる自己相関値の個数は6個であることが分かる。加算
回数6回の場合は、これら6個の相関出力を用いれば良
い。更に、加算回数を7回にしたいときは、第8図(b
)に示す如<、Vi、’を加えて、v、’ 〜v、2の
データが必要である。
第8図(a)との違いは、M T I 2次フィルタで
2T時刻遅れた値との2次差分を実施すること。
2T時刻遅れた値との2次差分を実施すること。
更に、自己相関処理において、2T時刻遅れた値と相関
処理を実施することである6本実施例の効果については
、第4図について説明したのと同様に、低周波数域にお
いて、MTr(2T)フィルタは、MTI(T)フィル
タに比べて利得が改善される(最大約10.6dB)、
第9図にその状況を示す。
処理を実施することである6本実施例の効果については
、第4図について説明したのと同様に、低周波数域にお
いて、MTr(2T)フィルタは、MTI(T)フィル
タに比べて利得が改善される(最大約10.6dB)、
第9図にその状況を示す。
第1図においては、時間パラメータTにより得たドプラ
周波数と1時間パラメータ2Tにより得たドプラ周波数
とを判別・選択することにより。
周波数と1時間パラメータ2Tにより得たドプラ周波数
とを判別・選択することにより。
より正確なドプラ周波数を得る例を示した。これに変え
て1時間パラメータTにより得た位相差Δθはドプラ周
波数の算出には用いず高速領域で生ずる時間パラメータ
2Tにより得た位相差Δθ′の不確定性を補う補正に用
いるようにすることもできる。
て1時間パラメータTにより得た位相差Δθはドプラ周
波数の算出には用いず高速領域で生ずる時間パラメータ
2Tにより得た位相差Δθ′の不確定性を補う補正に用
いるようにすることもできる。
第10図は、その例を示すものであり、図中、記号1〜
11−1および11−2は、先に第1図に示したと同じ
構成要素を示している。すなわち1時間間隔Tでサンプ
ルされた反射波の位相信号は、MTIフィルタ3を通過
して自己相関器7により順次相関がとられ、これにより
得られる位相差ベクトルの角度、つまり位相差Δθが角
度検出器11−1により得られる。また、上記位相信号
のうち1時間間隔2Tのもの同志の相関が、自己相関器
8によりとられ、これにより得られる位相差ベクトルの
角度、つまり位相差Δθ′が角度検出器11−2により
得られる。
11−1および11−2は、先に第1図に示したと同じ
構成要素を示している。すなわち1時間間隔Tでサンプ
ルされた反射波の位相信号は、MTIフィルタ3を通過
して自己相関器7により順次相関がとられ、これにより
得られる位相差ベクトルの角度、つまり位相差Δθが角
度検出器11−1により得られる。また、上記位相信号
のうち1時間間隔2Tのもの同志の相関が、自己相関器
8によりとられ、これにより得られる位相差ベクトルの
角度、つまり位相差Δθ′が角度検出器11−2により
得られる。
同一速度に対して1位相差Δθ′はΔ0の2倍となるの
で、Δθがπ72以上のとき、もしくは、−π/2以下
のときは、Δθ′の真の値はそれぞれ、π以上、もしく
は、−π以下となる。
で、Δθがπ72以上のとき、もしくは、−π/2以下
のときは、Δθ′の真の値はそれぞれ、π以上、もしく
は、−π以下となる。
従って、このようなときには。
R
により、角度を算出する前述の角度検出器11−2では
Δθ′の真の値を出力しない、そこで、Δθの値を象限
判別器15に入力し、この値が一π/2からπ/2まで
の間か、それを越える値かを判別する。
Δθ′の真の値を出力しない、そこで、Δθの値を象限
判別器15に入力し、この値が一π/2からπ/2まで
の間か、それを越える値かを判別する。
一方、角度補正器16は、上述の判別出力により、Δθ
′の値を補正して Δθ′″の値を得る。Δθ′とΔθ
″の関係は、次の通りである。
′の値を補正して Δθ′″の値を得る。Δθ′とΔθ
″の関係は、次の通りである。
Δ0′−2π(但し、Δθ<−一)
このΔθ′″の値は、Δθが一π〜πの範囲を越えない
限り1時間間隔2Tによる反射信号の位相回転を正しく
表ねすので、除算器12により、次式に基づいて、ドプ
ラ周波数ω6を得る。
限り1時間間隔2Tによる反射信号の位相回転を正しく
表ねすので、除算器12により、次式に基づいて、ドプ
ラ周波数ω6を得る。
ω4=八〇”/2T
これにより、第1図に示した例と全く同様に、低速領域
での信号対雑音比を高めて、速度計測範囲を広げ、かつ
、Δθの利用により、高速領域での速度計測限界を従来
と同等の範囲まで有する。ドプラ計測装置が実現できる
。
での信号対雑音比を高めて、速度計測範囲を広げ、かつ
、Δθの利用により、高速領域での速度計測限界を従来
と同等の範囲まで有する。ドプラ計測装置が実現できる
。
また、第11図に示す実施例においては、更に。
時間パラメータT、2T、3T、・・・・、nTにより
。
。
並行して同時に、ドプラ周波数を得る例を・示す。
時間パラメータ3T、・・・・、nTによりドプラ周波
数を得る処理は、時間パラメータ2Tによりドプラ周波
数を得る処理と同様のものである。付加部分418の各
回路の構成は、同じものを複数個使用する。このとき、
最終的なドプラ周波数としては2例えば1.多数決によ
る判定が、判定器130により実行される。
数を得る処理は、時間パラメータ2Tによりドプラ周波
数を得る処理と同様のものである。付加部分418の各
回路の構成は、同じものを複数個使用する。このとき、
最終的なドプラ周波数としては2例えば1.多数決によ
る判定が、判定器130により実行される。
第11図に示した実施例では、付加部分418の各回路
のMTIフィルタとして1時間パラメータを2 T、
3 T、・・・・・、nTとしたものを使用しているが
、MTIフィルタとしては、基本回路内の時間パラメー
タTのものを用い、その出力を遅延素子6、・・・・・
、106を介して自己相関器8.・・・・・、108に
入力するように構成しても良い。
のMTIフィルタとして1時間パラメータを2 T、
3 T、・・・・・、nTとしたものを使用しているが
、MTIフィルタとしては、基本回路内の時間パラメー
タTのものを用い、その出力を遅延素子6、・・・・・
、106を介して自己相関器8.・・・・・、108に
入力するように構成しても良い。
また、上記実施例においては、判定器130により、多
数決による判定が実行される場合を示したが、判定器と
しては、この他にも、例えば、第12図に示す如く、各
時間パラメータT、2T、3T、・・・・、nTで得ら
れるドプラ周波数を加算平均する方式のものも使用でき
る。この場合は、各角度検8器11−3.・・・・11
1−3(n個)により出力される補正されたドプラ位相
角Δθ、、Δθ2.・・・・、Δθ。を、加算機能を有
する判別器が、加算平均処理する。
数決による判定が実行される場合を示したが、判定器と
しては、この他にも、例えば、第12図に示す如く、各
時間パラメータT、2T、3T、・・・・、nTで得ら
れるドプラ周波数を加算平均する方式のものも使用でき
る。この場合は、各角度検8器11−3.・・・・11
1−3(n個)により出力される補正されたドプラ位相
角Δθ、、Δθ2.・・・・、Δθ。を、加算機能を有
する判別器が、加算平均処理する。
上記各角度検出器11−3.・・・・111−3におけ
る角度補正は、角度検出器11−2.・・・・・、11
1−2における各出力をΔθ、′、Δθ、′、・・・・
、Δθ。′とすれば、Δ 0□= Δ θ2= の如く補正処理が実行される。加算平均されたドプラ位
相角は、除算器12−1に入力されドプラ周波数が得ら
れる。
る角度補正は、角度検出器11−2.・・・・・、11
1−2における各出力をΔθ、′、Δθ、′、・・・・
、Δθ。′とすれば、Δ 0□= Δ θ2= の如く補正処理が実行される。加算平均されたドプラ位
相角は、除算器12−1に入力されドプラ周波数が得ら
れる。
第12図に示した実施例においては、前述の如くMTI
フィルタ3,4.・・・・、104の遅延時間をすべて
Tとして、自己相関処理のみの時間パラメータを2T、
3T、・・・・・、nTとしている。なお、この例では
、MTIフィルタとして、従来構成と同一のものが使用
でき、相関処理部分の変更のみで第11図に示したもの
と同様な計測精度の改善と雑音の低減効果がある。また
、第1図もしくは第10図に示した実施例においても、
MTIフィルタ4を用いず、遅延時間TのMTIフィル
タの出力を自己相関器8に入力しても良いことは勿論で
ある。
フィルタ3,4.・・・・、104の遅延時間をすべて
Tとして、自己相関処理のみの時間パラメータを2T、
3T、・・・・・、nTとしている。なお、この例では
、MTIフィルタとして、従来構成と同一のものが使用
でき、相関処理部分の変更のみで第11図に示したもの
と同様な計測精度の改善と雑音の低減効果がある。また
、第1図もしくは第10図に示した実施例においても、
MTIフィルタ4を用いず、遅延時間TのMTIフィル
タの出力を自己相関器8に入力しても良いことは勿論で
ある。
以上述べた如く1本発明によれば、低周波数域で、高い
信号対雑音比でドプラ周波数計測が可能であり、以って
、低速領域での速度計測精度を大きく向上させ、低速領
域の速度計測限界を広げたドプラ計測装置を実現できる
という顕著な効果を奏するものである。
信号対雑音比でドプラ周波数計測が可能であり、以って
、低速領域での速度計測精度を大きく向上させ、低速領
域の速度計測限界を広げたドプラ計測装置を実現できる
という顕著な効果を奏するものである。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第2
図はMTIフィルタの周波数特性を示す図、第3図は実
施例のMTIフィルタの構成例を示す図、第4図(、)
(b)は実施例の処理過程を示す図、第5図は同周波数
特性を示す図、第6図は位相差を示す図、第7図は判別
アルゴリズムを示す図、第8図(a)(b)は他の実施
例の処理過程を示す図、第9図は同周波数特性を示す図
、第10図〜第12図は更に他の実施例を示すブロック
構成図である。 1:位相比較器、2:A/D変換器、3,4.・・・・
、104:MTIフィルタ、5,6.・・・・、106
:遅延素子、7,8.・・・・、108:自己相関器、
9,10.・・・・、110:複素加算器、11−1.
11−2.・・・・、111−2:角度検出器、11−
3.・・・・、111−3:角度補正器、12−1.1
2−2.・・・・、112−2:除算器、13,130
:判別器、131:判別器および加算平均器、413,
418および419:付加部分。 第 2 図 MTI(2T)の周波数特性 特許出願人 株式会社 日立メディコ ≧ ≧ 個 ヰ 第 図 (Hz) \ E−Iヒ E−@ −巨 ! Σ Σ 口 早 第 図 第 図
図はMTIフィルタの周波数特性を示す図、第3図は実
施例のMTIフィルタの構成例を示す図、第4図(、)
(b)は実施例の処理過程を示す図、第5図は同周波数
特性を示す図、第6図は位相差を示す図、第7図は判別
アルゴリズムを示す図、第8図(a)(b)は他の実施
例の処理過程を示す図、第9図は同周波数特性を示す図
、第10図〜第12図は更に他の実施例を示すブロック
構成図である。 1:位相比較器、2:A/D変換器、3,4.・・・・
、104:MTIフィルタ、5,6.・・・・、106
:遅延素子、7,8.・・・・、108:自己相関器、
9,10.・・・・、110:複素加算器、11−1.
11−2.・・・・、111−2:角度検出器、11−
3.・・・・、111−3:角度補正器、12−1.1
2−2.・・・・、112−2:除算器、13,130
:判別器、131:判別器および加算平均器、413,
418および419:付加部分。 第 2 図 MTI(2T)の周波数特性 特許出願人 株式会社 日立メディコ ≧ ≧ 個 ヰ 第 図 (Hz) \ E−Iヒ E−@ −巨 ! Σ Σ 口 早 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、所定の送波間隔により、物体に繰返し超音波パルス
を送波して得られる反射信号の位相を検出し、該位相信
号の示すドプラ周波数から前記物体の速度を算出するパ
ルスドプラ計測装置において、前記超音波パルスの送波
間隔と等しい時間間隔(T)で順次サンプルされた位相
信号のうち、nT(n:2以上の整数)の時間間隔のも
の同志の相関をとって、位相差ベクトルを得る第1の手
段と、該位相差ベクトルの角度から速度を算出する第2
の手段とを設けたことを特徴とするパルスドプラ計測装
置。 2、前記第1の手段は、遅延時間がnTのMTIフィル
タを含み、該MTIフィルタで固体物信号が除去された
位相信号の相関をとることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のパルスドプラ計測装置。 3、前記第1の手段は、遅延時間がTのMTIフィルタ
により固体物信号が除去された位相信号のうち、時間間
隔がnTのもの同志の相関をとることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のパルスドプラ計測装置。 4、所定の送波間隔により、物体に繰返し超音波パルス
を送波して得られる反射信号の位相を検出し、該位相信
号の示すドプラ周波数から前記物体の速度を算出するパ
ルスドプラ計測装置において、前記超音波パルスの送波
間隔と等しい時間間隔(T)で順次サンプルされた位相
信号同志で順次相関をとって、第1の位相差ベクトルを
得る第1の手段と、前記時間間隔Tでサンプルされた位
相信号のうち、時間間隔nTのもの同志で相関をとって
、第2の位相差ベクトルを得る第2の手段と、前記第1
の位相差ベクトルの角度の絶対値がπ/nのときは該角
度から、また、前記角度の絶対値がπ/n未満のときは
前記第2の位相差ベクトルの角度から、速度を算出する
第3の手段を設けたことを特徴とするパルスドプラ計測
装置。 5、前記第1の手段は、遅延時間がTのMTIフィルタ
を含み、前記第2の手段は遅延時間がnTのMTIフィ
ルタを含み、それぞれのMTIフィルタで固体物信号が
除去された位相信号の相関をとることを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載のパルスドプラ計測装置。 6、前記第1、第2の手段は、それぞれ、遅延時間がT
のMTIフィルタを含み、それぞれのMTIフィルタで
固体物信号が除去された位相信号の相関をとることを特
徴とする特許請求の範囲囲第4項記載のパルスドプラ計
測装置。 7、所定の送波間隔により、物体に繰返し超音波パルス
を送波して得られる反射信号の位相を検出し、該位相信
号の示すドプラ周波数から前記物体の速度を算出するパ
ルスドプラ計測装置において、前記超音波パルスの送波
間隔と等しい時間間隔(T)で順次サンプルされた位相
信号同志で順次相関をとって、第1の位相差ベクトルを
得、該第1の位相差ベクトルの角度を算出する第1の手
段と、前記時間間隔Tでサンプルされた位相信号のうち
、時間間隔2Tのもの同志で相関をとって、第2の位相
差ベクトルを得、該第2の位相差ベクトルの角度を算出
する第2の手段と、前記第1の位相差ベクトルの角度の
値に応じて、前記第2の位相差ベクトルの角度に補正を
加え、補正された角度から速度を算出する第3の手段を
設けたことを特徴とするパルスドプラ計測装置。 8、前記第1の手段は、遅延時間がTのMTIフィルタ
を含み、前記第2の手段は遅延時間が2TのMTIフィ
ルタを含み、それぞれのMTIフィルタで固体物信号が
除去された位相信号の相関をとることを特徴とする特許
請求の範囲第7項記載のパルスドプラ計測装置。 9、前記第1、第2の手段は、それぞれ、遅延時間がT
のMTIフィルタを含み、それぞれのMTIフィルタで
固体物信号が除去された位相信号の相関をとることを特
徴とする特許請求の範囲第7項記載のパルスドプラ計測
装置。 10、前記第3の手段における補正は、前記第1の位相
差ベクトルの角度がπ/2以上のときには前記第2の位
相差ベクトルの角度に2πを加えた角度を、前記第1の
位相差ベクトルの角度が−π/2以下のときには前記第
2の位相差ベクトルの角度に−2πを加えた角度を、ま
た、前記第1の位相差ベクトルの角度が−π/2とπ/
2の間の値のときには前記第2の位相差ベクトルの角度
そのものを、それぞれ補正された角度とすることを特徴
とする特許請求の範囲第7項記載のパルスドプラ計測装
置。 11、所定の送波間隔により、物体に繰返し超音波パル
スを送波して得られる反射信号の位相を検出し、該位相
信号の示すドプラ周波数から前記物体の速度を算出する
パルスドプラ計測装置において、前記超音波パルスの送
波間隔と等しい時間間隔(T)で順次サンプルされた位
相信号につき、それぞれ、T、2T、・・・・・、nT
毎の時間間隔のもの同志で相関をとって、それぞれの位
相差ベクトルを得る第1の手段と、前記それぞれの位相
差ベクトルの角度からそれぞれ速度を算出する第2の手
段とを設けたことを特徴とするパルスドプラ計測装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195038A JP2797327B2 (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | パルスドプラ計測装置 |
| US07/369,656 US4905206A (en) | 1988-06-22 | 1989-06-20 | Ultrasonic doppler flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195038A JP2797327B2 (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | パルスドプラ計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0245043A true JPH0245043A (ja) | 1990-02-15 |
| JP2797327B2 JP2797327B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=16334508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63195038A Expired - Fee Related JP2797327B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-08-04 | パルスドプラ計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2797327B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60119929A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-27 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
| JPS62204734A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-09 | アロカ株式会社 | 超音波ドプラ診断装置 |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP63195038A patent/JP2797327B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60119929A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-27 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
| JPS62204734A (ja) * | 1986-03-04 | 1987-09-09 | アロカ株式会社 | 超音波ドプラ診断装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2797327B2 (ja) | 1998-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |