JPH0323051B2 - - Google Patents
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- JPH0323051B2 JPH0323051B2 JP61153826A JP15382686A JPH0323051B2 JP H0323051 B2 JPH0323051 B2 JP H0323051B2 JP 61153826 A JP61153826 A JP 61153826A JP 15382686 A JP15382686 A JP 15382686A JP H0323051 B2 JPH0323051 B2 JP H0323051B2
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- frequency
- flattening
- doppler signal
- analysis
- doppler
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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信号分析装置に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to an ultrasonic Doppler signal analyzer.
(従来の技術)
超音波ドプラ信号分析装置は、音響信号に関す
るドプラ効果を使用した医用診断装置であり、被
検体に超音波を照射し、その結果得られる反射ド
プラ信号(i信号、q信号)を各信号毎に例えば
高速フーリエ分析装置(FFT)等の周波数分析
装置で周波数分析を行い、その結果得られたスペ
クトラム像をCRT等の表示装置でモニタして各
種情報を得るようになつている。ここでi信号は
基準キヤリヤと同相の反射ドプラ信号、qは基準
キヤリヤと直交する相の反射ドプラ信号である。
超音波ドプラ信号分析装置によれば、例えば心臓
や血行系等の動いている被検体に関する情報を得
ることができる。(Prior Art) An ultrasonic Doppler signal analyzer is a medical diagnostic device that uses the Doppler effect regarding acoustic signals, and it irradiates a subject with ultrasound and collects reflected Doppler signals (i signal, q signal) obtained as a result. Frequency analysis is performed on each signal using a frequency analyzer such as a fast Fourier analyzer (FFT), and the resulting spectrum image is monitored on a display device such as a CRT to obtain various information. . Here, the i signal is a reflected Doppler signal that is in phase with the reference carrier, and q is a reflected Doppler signal that is orthogonal to the reference carrier.
According to the ultrasonic Doppler signal analyzer, it is possible to obtain information regarding a moving subject, such as the heart or blood circulation system, for example.
第4図は超音波ドプラ信号分析装置の従来例を
示す構成ブロツク図である。被検体から得られた
ドプラ信号は、ドプラフイルタ1に入り不要な周
波数成分が除去される。ドプラフイルタ1の出力
は、周波数分析部(例えばFFT)2に入り高速
で周波数分析が行われ、分析結果は、CRT3上
にスペクトラム像として表示される。操作者は、
このCRT3上に表示されたスペクトラム像を観
察することにより、或いは又、ドプラフイルタ1
通過後の信号をバツフアアンプ4を介してスピー
カ5で音声信号として聴くことにより各種情報を
得ることができる。ドプラフイルタ1の通過周波
数帯域、ゲイン等は操作者が操作部6を操作する
ことにより行う。 FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example of an ultrasonic Doppler signal analyzer. A Doppler signal obtained from the subject enters a Doppler filter 1 and unnecessary frequency components are removed. The output of the Doppler filter 1 enters a frequency analyzer (for example, FFT) 2 where frequency analysis is performed at high speed, and the analysis results are displayed as a spectrum image on the CRT 3. The operator is
By observing the spectrum image displayed on this CRT 3, or by using the Doppler filter 1
Various information can be obtained by listening to the signal after passing through the buffer amplifier 4 as an audio signal through the speaker 5. The pass frequency band, gain, etc. of the Doppler filter 1 are determined by the operator operating the operating section 6.
この種の装置においては、FFT2に入力する
ドプラ信号の通路の周波数特性は所望の領域にお
いて本質的にフラツトであることが望ましい。各
周波数においてゲインが等しくない場合、FFT
2の分析結果が現実を正しく反映しないので好ま
しくないからである。しかし一般に、ドプラ信号
の周波数分析を行う場合、例えば血流以外の軟部
組織等に発生する、動きが遅く且つ強烈な信号レ
ベルを有する成分があまりに大量に共存している
と、これより信号レベルがはるかに小さく且つド
プラシフト幅の異なる(即ち異なる視線速度を有
する)成分が用いるハードウエアのダイナミツク
レンジに抵触してマスクされ、正しく認識、分析
できないという不都合が生じる。このため、ドプ
ラフイルタ1には、CWドプラ、パルスドプラの
場合を問わず、固定反射(クラツタ)除去用の強
力なローカツトフイルタが含まれ、前記した低周
波域のピーク成分をカツトしている。しかし、そ
のローカツト特性以外には本質的にフラツトな伝
達特性となるようにしている。 In this type of device, it is desirable that the frequency characteristics of the Doppler signal path input to the FFT 2 be essentially flat in a desired region. If the gains are not equal at each frequency, the FFT
This is because the analysis results in step 2 are not desirable because they do not accurately reflect reality. However, in general, when performing frequency analysis of Doppler signals, if too many slow-moving components with strong signal levels coexist, such as those generated in soft tissue other than blood flow, the signal level will be lower than this. Components that are much smaller and have different Doppler shift widths (that is, different radial velocities) conflict with the dynamic range of the hardware used and are masked, resulting in the inconvenience that they cannot be correctly recognized and analyzed. For this reason, the Doppler filter 1 includes a powerful low-cut filter for removing fixed reflections (clutter), regardless of whether it is a CW Doppler or a pulsed Doppler, and cuts out the peak components in the low frequency range described above. However, other than the low-cut characteristics, the transmission characteristics are essentially flat.
(発明が解決しようとする問題点)
一般にドプラ信号の周波数分析により被検流体
の流速分布を求めんとする場合、原則として周波
数分析器には固有の周波数特性乃至周波数軸上の
重みづけは存在しないと考えられ、それ故に周波
数分析器に入力されるまでの信号の伝送経路の周
波数特性はすべからくフラツトであるべきであ
り、それが正しい流速分布を知るための唯一の方
法であると考えられていた。しかるに、前記の如
く分析器のダイナミツクレンジには制約があり、
それを越えるようなレベル比の2つの信号が到来
すると、大きな方にレベル乃至ゲインを合せると
小さな方がマスクされてかき消されてしまう。分
析器のダイナミツクレンジはとみに動員するハー
ドウエアの物量により支配され、故に実用上自在
に大にはできない。それ故に少なくともゼロドプ
ラシフトの周辺の高レベルの固定反射成分(クラ
ツタ)は除去しなければならないことは先に述べ
た通りであるが、更に、このように分析器のダイ
ナミツクレンジの限界にせまるような信号成分の
信号をも正しく分析するためには、事前に何らか
の処理によりこのレベル比を圧縮すること、言い
かえれば周波数スペクトラムの山谷をならして平
坦化しておくことが必要となる。このスペクトラ
ム平坦化の作業は系の直線性を保存しつつ行わね
ばならないので、結局何らかの可変周波数特性フ
イルタ乃至イコライザが用いられる。しかるにこ
のような事前の平坦化を無造作に行つたのでは、
もとの信号の中に含まれる周波数ごとの信号エネ
ルギーの分布、即ち流速ごとの流体量の分布を正
しく計測することができなくなる。しかし、少な
くとも信号成分をレベルの大小によらず見落さな
いようにするためには、このような手法は非常に
有益である。(Problem to be Solved by the Invention) Generally, when trying to obtain the flow velocity distribution of a test fluid by frequency analysis of a Doppler signal, as a general rule, the frequency analyzer has its own frequency characteristics or weighting on the frequency axis. Therefore, the frequency characteristics of the signal transmission path up to the input to the frequency analyzer should be completely flat, and this is considered to be the only way to know the correct flow velocity distribution. Ta. However, as mentioned above, there are limitations to the dynamic cleanliness of the analyzer.
When two signals with a level ratio exceeding this arrive, when the level or gain is adjusted to the larger one, the smaller one is masked and drowned out. The dynamics of an analyzer is controlled by the amount of hardware that is mobilized, and therefore cannot be increased freely in practice. Therefore, as mentioned above, it is necessary to remove at least the high-level fixed reflection component (clutter) around the zero Doppler shift, but in addition, it approaches the limit of the dynamic range of the analyzer. In order to correctly analyze signals with such signal components, it is necessary to compress this level ratio through some kind of processing in advance, or in other words, to smooth out the peaks and valleys of the frequency spectrum. Since this spectrum flattening operation must be performed while preserving the linearity of the system, some kind of variable frequency characteristic filter or equalizer is eventually used. However, if such preliminary flattening was done carelessly,
It becomes impossible to accurately measure the distribution of signal energy for each frequency contained in the original signal, that is, the distribution of fluid volume for each flow velocity. However, such a method is very useful, at least in order to avoid overlooking signal components regardless of their level.
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
のであり、上記の如く事前に周波数スペクトラム
の平坦化を行うに際し、その修正量を正しく管理
把握しておいて、平坦化された信号が周波数分析
に付された結果得られた周波数スペクトラムのデ
ータをこの事前のスペクトラム平坦化のデータに
より逆補正して出力せしめることにより、再度原
信号の成分分布を正しくあらわした分析結果を得
んとするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when flattening the frequency spectrum in advance as described above, the amount of correction is correctly managed and understood, and the flattened signal is By inversely correcting the frequency spectrum data obtained as a result of analysis using this preliminary spectrum flattening data and outputting it, it is intended to obtain an analysis result that correctly represents the component distribution of the original signal again. It is.
しかしながら本発明の他の目的は、そのような
周波数スペクトラム平坦化の前処理及び事後の出
力データの補正がなされることを前提に、周波数
分析器自体を分解能の粗い安価なものを使うこと
を得せしむることにある。言いかえれば、方式上
本質的にフーリエ変換に酷似し、しかもそれより
も著しく簡素な手続きであるがそのダイナミツク
レンジやサイドローブ特性に問題があつてそのま
までは代替使用できないと考えられていた所のウ
オルシユ変換等をフーリエ変換の代わりに当該目
的に使用することを得せしむることにある。 However, another object of the present invention is to use an inexpensive frequency analyzer with coarse resolution on the premise that such frequency spectrum flattening pre-processing and post-correction of output data are performed. It is about urging. In other words, it is essentially a procedure that is very similar to Fourier transform and is significantly simpler than Fourier transform, but it had problems with its dynamic range and sidelobe characteristics, and it was thought that it could not be used as an alternative. The object of the present invention is to use the Walsh transform or the like for the purpose instead of the Fourier transform.
(問題点を解決するための手段)
前記した問題点を解決する第1の発明は、被検
体からの反射波からドプラ成分を抽出した後、各
方向に方向分離された形でベースバンド・ドプラ
信号を得るドプラ信号処理手段と、得られたベー
スバンド・ドプラ信号の周波数スペクトラムを
各々事前に独立に平坦化する周波数平坦化手段
と、周波数平坦化された各ドプラ信号を周波数分
析する周波数分析手段と、周波数分析されて得た
各周波数スペクトラムデータを前記周波数平坦化
手段の平坦化に用いた修正量で逆補正する補正手
段と、逆補正して得られたドプラ信号の各方向の
スペクトラムデータを表示若しくは記録する出力
手段とにより構成されてなる超音波ドプラ信号分
析装置を特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) A first invention for solving the above-mentioned problems extracts Doppler components from reflected waves from a subject, and then extracts baseband Doppler components separated in each direction. Doppler signal processing means for obtaining a signal, frequency flattening means for independently flattening the frequency spectrum of each obtained baseband Doppler signal in advance, and frequency analysis means for frequency-analyzing each frequency-flattened Doppler signal. and a correction means for inversely correcting each frequency spectrum data obtained by frequency analysis with the correction amount used for flattening by the frequency flattening means, and a correction means for inversely correcting each frequency spectrum data obtained by frequency analysis, and spectral data in each direction of the Doppler signal obtained by the inverse correction. The present invention is characterized by an ultrasonic Doppler signal analysis device comprising output means for displaying or recording.
第2の発明は、被検体からの反射波からドプラ
成分を抽出しベースバンド・ドプラ信号を得るド
プラ信号処理手段と、得られたi(同相)、q(直
交)それぞれのベースバンド・ドプラ信号の周波
数スペクトラムを事前に共通の条件で平坦化する
周波数平坦化手段と、周波数平坦化された各ドプ
ラ信号を周波数分析する周波数分析手段と、周波
数分析されて得られた各周波数スペクトラムデー
タを前記周波数平坦手段の平坦化に用いた修正量
で逆補正する補正手段と、逆補正して得られたド
プラ信号の各方向のスペクトラムデータを1次結
合して各方向別の周波数スペクトラムデータを表
示若しくは記録する手段とにより構成されてなる
超音波ドプラ信号分析装置を特徴とするものであ
る。 The second invention provides a Doppler signal processing means for extracting a Doppler component from a reflected wave from a subject to obtain a baseband Doppler signal, and the obtained i (in-phase) and q (quadrature) baseband Doppler signals. a frequency flattening means for flattening the frequency spectrum of the frequency spectrum in advance under common conditions; a frequency analysis means for frequency-analyzing each frequency-flattened Doppler signal; and a frequency analysis means for frequency-analyzing each frequency spectrum data obtained by frequency analysis. A correction means for inverse correction using the amount of correction used for flattening the flattening means, and a linear combination of spectrum data in each direction of the Doppler signal obtained by the inverse correction to display or record frequency spectrum data for each direction. The present invention is characterized by an ultrasonic Doppler signal analyzer comprising means for:
(作用)
本発明は、周波数平坦化手段の平坦化に用いた
修正量を周波数分析して得られた周波数スペクト
ラムデータに加算することにより逆補正し、正し
い結果を得る。(Operation) The present invention performs reverse correction by adding the correction amount used for flattening by the frequency flattening means to frequency spectrum data obtained by frequency analysis, thereby obtaining a correct result.
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図で、i方向乃至q方向ドプラ信号の1チヤネル
分を示している。従つて、図に示す回路が2系統
で超音波ドプラ信号分析装置を構成するが、各チ
ヤネルの動作は同様であるので図に示す1チヤネ
ル分について説明する。図において、11は被検
体からのベースバンド・ドプラ信号を受けて該ベ
ースバンド・ドプラ信号の周波数スペクトラムを
事前に独立に平坦化する周波数平坦化手段であ
る。該周波数平坦化手段11としては、例えば図
に示すようなそのゲイン特性を外部コントロール
可能な可変フイルタが用いられるが、可変イコラ
イザを用いてもよい。可変フイルタ11に入力さ
れるベースバンド・ドプラ信号は目的物(被検
体)からの反射波からドプラ信号を抽出した後、
各方向(i方向、q方向)に方向分離されて得ら
れたものである。このベースバンド・ドプラ信号
を得るドプラ信号処理手段は既存の技術を用いて
実現することができる。 FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention, and shows one channel of i-direction to q-direction Doppler signals. Therefore, the circuit shown in the figure constitutes the ultrasonic Doppler signal analyzer with two systems, but since the operation of each channel is the same, only one channel shown in the figure will be explained. In the figure, reference numeral 11 denotes a frequency flattening means that receives a baseband Doppler signal from a subject and flattens the frequency spectrum of the baseband Doppler signal in advance and independently. As the frequency flattening means 11, for example, a variable filter whose gain characteristics can be externally controlled as shown in the figure is used, but a variable equalizer may also be used. The baseband Doppler signal input to the variable filter 11 is extracted from the reflected wave from the object (subject), and then
It is obtained by separating the directions in each direction (i direction, q direction). Doppler signal processing means for obtaining this baseband Doppler signal can be implemented using existing technology.
12は各周波数帯域毎にそのゲイン特性をコン
トロールするコントロール信号を可変フイルタ1
1に与えるコントロール回路、13は可変フイル
タ11の出力(周波数平坦化されたドプラ信号)
を周波数分析する周波数分析器である。該周波数
分析器13の周波数分析手段としては、例えばフ
ーリエ変換やウオルシユ変換が用いられる。14
は周波数分析器13の周波数分析の結果得られた
周波数スペクトラムデータを受けて各周波数帯域
におけるスペクトラムデータ平均化処理を行う平
均化回路で、該平均化回路14の出力はコントロ
ール回路12に与えられる。 12 is a variable filter 1 that transmits a control signal that controls the gain characteristics for each frequency band.
1 is the control circuit given to 1, and 13 is the output of the variable filter 11 (frequency-flattened Doppler signal).
This is a frequency analyzer that analyzes the frequency of As the frequency analysis means of the frequency analyzer 13, for example, Fourier transform or Walsh transform is used. 14
is an averaging circuit that receives frequency spectrum data obtained as a result of frequency analysis by the frequency analyzer 13 and averages the spectrum data in each frequency band; the output of the averaging circuit 14 is given to the control circuit 12.
15は周波数分析器13の出力(周波数スペク
トラムデータ)を、前記可変フイルタ11の平坦
化に用いたコントロール回路12の出力で逆補正
する補正回路である。補正回路15は、具体的に
は周波数分析器13の出力にコントロール回路1
2の出力を加算する操作を行う。16は補正回路
15の出力を受けるデイジタルスキヤンコンバー
タで、その出力は表示器17に出力表示される。
表示器17としては、例えばCRTが用いられる。
このように構成された装置の動作を説明すれば、
以下の通りである。 A correction circuit 15 reversely corrects the output (frequency spectrum data) of the frequency analyzer 13 using the output of the control circuit 12 used to flatten the variable filter 11. Specifically, the correction circuit 15 connects the control circuit 1 to the output of the frequency analyzer 13.
Perform the operation of adding the outputs of 2. A digital scan converter 16 receives the output of the correction circuit 15, and the output is displayed on the display 17.
As the display 17, for example, a CRT is used.
To explain the operation of the device configured in this way,
It is as follows.
先ず、大まかに全体の動作を説明すると、可変
フイルタ11の出力であるドプラ信号の周波数ス
ペクトラムが大略平坦化するように、周波数分析
器13の分析結果を平均化回路14で平均化した
上で、事前補正用の可変フイルタ11をコントロ
ールすると共に、そのコントロールデータを補正
回路15で周波数分析器13の出力である周波数
スペクトラムデータに加算し(即ちdB値に関し
て逆補正し)、ダイナミツクレンジの最適化を図
つたものである。 First, to roughly explain the overall operation, the analysis results of the frequency analyzer 13 are averaged by the averaging circuit 14 so that the frequency spectrum of the Doppler signal output from the variable filter 11 is approximately flattened, and then, The variable filter 11 for pre-correction is controlled, and the control data is added to the frequency spectrum data that is the output of the frequency analyzer 13 in the correction circuit 15 (in other words, the dB value is inversely corrected) to optimize the dynamic range. This is what we are trying to achieve.
被検体からの反射波からドプラ成分を抽出した
後、i方向及びq方向に方向分離されたベースバ
ンド・ドプラ信号は可変フイルタ11に入る。該
可変フイルタ11は、コントロール回路12から
出力される周波数平坦化用の修正信号(フイルタ
コントロール信号)を受けて各周波数域毎にその
ゲインが個別に制御される。この結果、可変フイ
ルタ11の出力であるドプラ信号の周波数スペク
トラムは大略平坦化(平準化)されたものとな
る。 After extracting the Doppler component from the reflected wave from the object, the baseband Doppler signal separated into the i-direction and the q-direction enters the variable filter 11 . The variable filter 11 receives a frequency flattening correction signal (filter control signal) output from the control circuit 12, and its gain is individually controlled for each frequency range. As a result, the frequency spectrum of the Doppler signal output from the variable filter 11 is approximately flattened (leveled).
平坦化されたドプラ信号は、続く周波数分析器
13に入つて周波数分析される。各周波数域にお
けるレベルが大略平坦化されているので周波数分
析器13においてはダイナミツクレンジ上の支障
を来たしたり、そのためマスキングやエラーが発
生したりすることなく、与えられた信号に関して
正確な周波数スペクトラムデータが得られる。こ
の周波数スペクトラムデータは平均化回路14に
入る。該平均化回路14は上記分析結果を受けて
それを時間軸及び周波数軸共に若干量だけ平均化
(乃至は積分)し、その出力をコントロール回路
12に与える。該コントロール回路12には結果
として前述したように可変フイルタ11に結果と
してその出口における信号の周波数スペクトラム
が大まかに平坦化されるようなフイルタコントロ
ール信号を与える。 The flattened Doppler signal then enters a frequency analyzer 13 for frequency analysis. Since the level in each frequency range is approximately flattened, the frequency analyzer 13 can obtain an accurate frequency spectrum for the given signal without interfering with the dynamic range or causing masking or errors. Data is obtained. This frequency spectrum data enters the averaging circuit 14. The averaging circuit 14 receives the analysis results, averages (or integrates) them by a certain amount on both the time axis and the frequency axis, and provides the output to the control circuit 12. The control circuit 12 is supplied with a filter control signal which, as described above, causes the frequency spectrum of the signal at the output of the variable filter 11 to be roughly flattened as a result.
一方、コントロール回路12から出力されるフ
イルタコントロール信号は、同時に補正回路15
にコレクシヨンデータとして印加され前記周波数
スペクトラムデータとdB値の表現同志をもつて
加算される。従つて、例えば、コントロール回路
12からある周波数帯域におけるゲインをある
dB値だけしぼるようなフイルタコントロール信
号(修正量)を与えたものとすると、今度は対応
する周波数帯域における周波数分析器13の出力
である周波数スペクトラムデータ(dB値)に当
該修正量(dB値)をコレクシヨンデータとして
加算してやるのである。この結果、周波数分析器
13の出力段階で圧縮されたていたダイナミツク
レンジ伝達特性は、補正回路15で逆補正される
ことによつて元に戻り、正しい直線性を回復す
る。このようにして、補正回路15から出力され
た周波数スペクトラムデータは、デイジタルスキ
ヤンコンバータ16を介して表示器17に出力さ
れる。 On the other hand, the filter control signal output from the control circuit 12 is simultaneously transmitted to the correction circuit 15.
The frequency spectrum data and the dB value are added together as collection data. Therefore, for example, the control circuit 12 can adjust the gain in a certain frequency band to a certain value.
Assuming that a filter control signal (correction amount) that narrows down the dB value is applied, the corresponding correction amount (dB value) will be applied to the frequency spectrum data (dB value) that is the output of the frequency analyzer 13 in the corresponding frequency band. is added as collection data. As a result, the dynamic range transfer characteristic, which was compressed at the output stage of the frequency analyzer 13, is reversely corrected by the correction circuit 15, returning to its original state, and correct linearity is restored. In this way, the frequency spectrum data output from the correction circuit 15 is output to the display 17 via the digital scan converter 16.
尚、フイルタコントロール信号及びコレクシヨ
ンデータは、平均化回路14による丸め結果を、
6dB単位程度に荒く量子化して用いればよい。例
えば血流信号のスペクトラム例について考える
と、平均化(丸め処理)を行う大きさは周波数軸
上では全幅を数分割乃至10分割程度にすればよ
く、時間軸上については3乃至5スロツト程度に
すればよい。又、可変フイルタ11は、フイルタ
バンク(所謂1/3オクターブフイルタバンク)の
それぞれに可変アツテネータがついたような簡易
な構成のものであつてよい。或いはトランスバー
サルフイルタを用いてもよい。更に、出力装置は
表示器でなく、プリンタ等の印字装置であつても
よい。 Note that the filter control signal and collection data are rounded by the averaging circuit 14.
It may be used after being roughly quantized in units of about 6 dB. For example, considering an example of the spectrum of a blood flow signal, the size of the averaging (rounding process) should be such that the total width is divided into several to 10 slots on the frequency axis, and about 3 to 5 slots on the time axis. do it. Further, the variable filter 11 may have a simple configuration in which a variable attenuator is attached to each filter bank (so-called 1/3 octave filter bank). Alternatively, a transversal filter may be used. Furthermore, the output device may be a printing device such as a printer instead of a display.
第2図は本発明の他の実施例を示す構成ブロツ
ク図である。第1図と同一のものは同一の符号を
付して示す。図に示す実施例は、周波数スペクト
ラムの事前平坦化を各フイルタ毎に自動レベル調
整回路(ALC回路)を設けたフイルタバンクに
よつて行うようにしたものである。入力されたベ
ースバンド・ドプラ信号は自動レベル調整回路
G1乃至Go(nは整数)に共通に入る。そして、各
自動レベル調整回路G1〜Goの出力はフイルタバ
ンクFB1乃至FBoに入る。ここで各フイルタバン
クFB1〜FBo内のフイルタは、例えば所謂1/3オ
クターブフイルタ群のようなものを用いることが
できる。 FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. Components that are the same as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. In the embodiment shown in the figure, the frequency spectrum is flattened in advance by a filter bank in which each filter is provided with an automatic level adjustment circuit (ALC circuit). The input baseband Doppler signal is automatically level adjusted.
Commonly included in G 1 to G o (n is an integer). The outputs of the automatic level adjustment circuits G 1 to G o are then input to filter banks FB 1 to FB o . Here, the filters in each of the filter banks FB 1 to FB o can be, for example, a so-called 1/3 octave filter group.
これらフイルタバンクFB1〜FBoの出力は整流
回路D1乃至Doに入つて整流され、直流信号に変
換される。そして、各整流回路D1〜Doの出力は、
フイルタF1乃至Foを経て自動レベル調整回路G1
〜Goにレベル調整用のコントロール信号として
与えられる。このような負帰還作用によりフイル
タバンクFB1〜FBoの出力は大略平坦化されたも
のとなる。各フイルタバンクFB1〜FBoの出力は
加算器21に入つて加算され、元のドプラ信号に
合成される。しかも、このドプラ信号は各周波数
帯域毎にそのレベルが大まかに平坦化されたもの
である。 The outputs of these filter banks FB 1 to FB o enter rectifier circuits D 1 to D o , where they are rectified and converted into DC signals. And the output of each rectifier circuit D 1 to D o is
Automatic level adjustment circuit G 1 via filters F 1 to F o
~G o is given as a control signal for level adjustment. Due to such a negative feedback effect, the outputs of the filter banks FB 1 to FB o are approximately flattened. The outputs of each filter bank FB 1 to FB o enter an adder 21, are added together, and are combined into the original Doppler signal. Moreover, the level of this Doppler signal is roughly flattened for each frequency band.
加算器21の出力は、A/D変換器22によつ
てデイジタルデータに変換された後、周波数分析
器13に入つて周波数分析される。周波数分析さ
れた周波数スペクトラムデータは補正回路15に
入る。一方、自動レベル調整回路G1〜Goに与え
られるレベル修正信号(整流回路D1〜Doの出力)
は、マルチプレクサ23にも入つている。該マル
チプレクサ23はコントロール信号により順次整
流回路D1〜Doの出力を切換え、その切換出力は
A/D変換器24によつてデイジタルデータに変
換された後、補正回路15に入る。該補正回路1
5は、第1図について示した実施例と同様、対応
する周波数帯域毎にスペクトラムデータとコレク
シヨンデータ(修正量)をdB値同志として加算
してダイナミツクレンジの補正を行う。ダイナミ
ツクレンジが補正された周波数スペクトラムデー
タはデイジタルスキヤンコンバータ16を介して
表示器17に送られ出力表示される。 The output of the adder 21 is converted into digital data by an A/D converter 22, and then input to a frequency analyzer 13 for frequency analysis. The frequency-analyzed frequency spectrum data enters the correction circuit 15. On the other hand, the level correction signal given to the automatic level adjustment circuits G 1 to G o (outputs of the rectifier circuits D 1 to D o )
is also included in the multiplexer 23. The multiplexer 23 sequentially switches the outputs of the rectifier circuits D 1 to D o in response to a control signal, and the switching output is converted into digital data by the A/D converter 24 and then input to the correction circuit 15 . The correction circuit 1
Similarly to the embodiment shown in FIG. 1, 5 corrects the dynamic range by adding spectrum data and correction data (correction amounts) as dB values for each corresponding frequency band. The frequency spectrum data whose dynamic range has been corrected is sent to a display 17 via a digital scan converter 16 and output and displayed.
上述の説明においては、フイルタバンクFB1〜
FBoとして1/3オクターブという定比的周波数配
置のものを用いたが、これに限るものではなく、
定幅(定差)的周波数配置のものなどを用いても
よい。 In the above explanation, filter banks FB 1 to
Although we used a 1/3 octave stoichiometric frequency arrangement as the FB o , it is not limited to this.
A constant width (constant difference) frequency arrangement may also be used.
第3図は本発明の他の実施例を示す構成ブロツ
ク図である。ベースバンド・ドプラ信号は、先ず
A/D変換器31に入つてデイジタルデータに変
換された後、デイジタル可変フイルタ(可変係数
トランスバーサルフイルタ)32に入る。該デイ
ジタル可変フイルタ32は、コントロール回路3
3から与えられるコントロールデータによつて各
周波数帯域毎のゲイン(係数)を可変できるよう
になつている。一方、A/D変換器31の出力
は、高速フーリエ変換器(FFT)34にも入り
粗い周波数分析が行われる。FFT34としては、
当該目的に必要十分な程度に粗い周波数分析が行
える所の簡易な構成のものであつてよい。 FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. The baseband Doppler signal first enters an A/D converter 31 and is converted into digital data, and then enters a digital variable filter (variable coefficient transversal filter) 32. The digital variable filter 32 is connected to the control circuit 3
The gain (coefficient) for each frequency band can be varied by control data given from 3. On the other hand, the output of the A/D converter 31 is also input to a fast Fourier transformer (FFT) 34 for rough frequency analysis. As FFT34,
It may be of a simple configuration that allows coarse frequency analysis to be performed to a degree necessary and sufficient for the purpose.
コントロール回路33はFFT34の分析結果
を入力して、周波数各域における出力レベルが平
坦化されるよう、コントロールデータ(修正量)
をデイジタル可変フイルタ32に与える。即ち、
A/D変換器31→FFT34→コントロール回
路33→デイジタル可変フイルタ32のループは
フイードフオワードコントロールのループを形成
している。この結果、該デイジタル可変フイルタ
32の出力の周波数特性は大略平坦なものとな
り、周波数分析器13は結果にマスキング等が発
生しない周波数分析を行うことができる。周波数
分析の結果、得られた周波数スペクトラムデータ
dB値は続く補正回路15に入つてコントロール
回路33からのコレクシヨンデータ(修正量dB
値)と各周波数帯域毎に加算され、ダイナミツク
レンジの補正がなされる。そして、補正回路15
から出力された周波数スペクトラムデータはデイ
ジタルスキヤンコンバータ16を介して表示器1
7に出力表示される。 The control circuit 33 inputs the analysis results of the FFT 34 and uses control data (correction amount) to flatten the output level in each frequency range.
is applied to the digital variable filter 32. That is,
The loop of A/D converter 31→FFT 34→control circuit 33→digital variable filter 32 forms a feed forward control loop. As a result, the frequency characteristic of the output of the digital variable filter 32 becomes approximately flat, and the frequency analyzer 13 can perform frequency analysis without masking or the like occurring in the results. Frequency spectrum data obtained as a result of frequency analysis
The dB value enters the subsequent correction circuit 15 and is converted into correction data (correction amount dB) from the control circuit 33.
value) and are added for each frequency band to correct the dynamic range. And the correction circuit 15
The frequency spectrum data output from the display unit 1 is sent via the digital scan converter 16.
7 is output and displayed.
ところで、周波数分析器13の周波数分析法と
してフーリエ変換を用いた場合、フーリエ変換を
著しくずさんに行うと、つまりリフアレンスの法
を単純に2値化してしまうと、ウオルシユ・アダ
マール変換に帰結することは公知である。そし
て、2値の乗算は加算に置換できることから、演
算が著しく高速化できる。同時に出力されるスペ
クトラム像はフーリエ変換のスペクトラム像と酷
似しているが、約10数dB以下の感度で生ずる
“サイドローブ”乃至“スペリアス応答”が避け
られない。このため、少くとも40dB近く或いは
そり以上の分析ダイナミツクレンジが要求される
血流ドプラ信号の分析には不適であるとされてい
た。しかしながら、本発明によれば、事前に周波
数平坦化を行えば、容易にその10数dBに局所デ
イテールを収めることができるので、事後補正を
正しく行うなら、このウオルシユ変換をフーリエ
変換の代わりに用いることができる。 By the way, when Fourier transform is used as the frequency analysis method of the frequency analyzer 13, if the Fourier transform is performed extremely sloppily, that is, if the method of reference is simply binarized, the result will be the Wallace-Hadamard transform. It is publicly known. Furthermore, since binary multiplication can be replaced with addition, calculation speed can be significantly increased. The spectrum image output at the same time is very similar to the Fourier transform spectrum image, but "side lobes" or "superior responses" that occur at a sensitivity of about 10-odd dB or less cannot be avoided. For this reason, it was considered unsuitable for analyzing blood flow Doppler signals, which requires an analysis dynamic range of at least 40 dB or more. However, according to the present invention, if frequency flattening is performed in advance, local details can be easily kept within 10-odd dB, so if correct post-correction is performed, this Walsh transform can be used instead of Fourier transform. be able to.
医用ドプラ装置に必須の作業である“方向分
離”の作業はi、q各方向のベースハンド・ドプ
ラ信号をヒルベルト変換と1次結合の手法により
方向分離した信号にしてもよい。このような信号
としては、USB(Upper Side Band)、LSB
(Low Side Band)がある。又、逆にi、q各ベ
ースハンド・ドプラ信号をFFTにかけて、その
結果、1次結合して方向別のドプラスペクトル像
を得てもよい。この技術は公知である。この場
合、iとqの両チヤネル間に如何なるアンバラン
スも許されないので、用いる可変フイルタは2回
路一対で精緻に再現性よくコントロールできるも
のでなくてはならない。このような高精度の可変
フイルタは、サンプル点列フイルタとして、スイ
ツチドキヤパシタフイルタとするか、A/D変換
した後にデイジタルフイルタとして動作させる必
要がある。i、q各方向ドプラ信号の分析結果の
強度乃至レベルは原理上全く同一になるので事前
スペクトラム平坦化手段としては、検出及びフイ
ードバツク若しくはフイードフオワード分析後の
逆補正の各手段は1系統ですむ。 For the "direction separation" work that is essential for medical Doppler equipment, base hand Doppler signals in each of the i and q directions may be separated into signals using Hilbert transformation and linear combination techniques. Such signals include USB (Upper Side Band), LSB
(Low Side Band). Alternatively, each of the i and q base hand Doppler signals may be subjected to FFT, and the result may be linearly combined to obtain a Doppler spectrum image for each direction. This technique is known. In this case, since any unbalance between the i and q channels is not allowed, the variable filter used must be able to be precisely controlled with a pair of two circuits with good reproducibility. Such a highly accurate variable filter needs to be operated as a sample point sequence filter, a switched capacitor filter, or a digital filter after A/D conversion. In principle, the strength or level of the analysis results of the i and q direction Doppler signals are exactly the same, so as a preliminary spectrum flattening means, each means of detection and feedback or inverse correction after feedback analysis is one system. nothing.
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、本発明によれば、
超音波ドプラ信号を周波数分析する前に、事前に
周波数平坦化し、該周波数平坦化に用いたコント
ロールデータ(修正量dB値)を、周波数分析後
のスペクトラムデータ(dB値)に加算すること
により分析に要求されるダイナミツクレンジを満
たして、周波数分析手段自体が広いダイナミツク
レンジを有していなくても、正確な周波数分析を
行うことができる超音波ドプラ信号分析装置を実
現することができる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention,
Before performing frequency analysis on the ultrasound Doppler signal, analyze it by flattening the frequency in advance and adding the control data (correction amount dB value) used for the frequency flattening to the spectrum data (dB value) after frequency analysis. It is possible to realize an ultrasonic Doppler signal analyzer that satisfies the dynamic range required for and can perform accurate frequency analysis even if the frequency analysis means itself does not have a wide dynamic range.
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図、第2図、第3図は本発明の他の実施例を示す
構成ブロツク図、第4図は従来装置の構成例を示
す図である。
1……ドプラフイルタ、2,34……FFT、
3……CRT、4……バツフアアンプ、5……ス
ピーカ、6……操作部、11……可変フイルタ、
12,33……コントロール回路、13……周波
数分析器、14……平均化回路、15……補正回
路、16……デイジタルスキヤンコンバータ、1
7……表示器、21……加算器、22,24,3
1……A/D変換器、23……マルチプレクサ、
32……デイジタル可変フイルタ、F1〜Fo……
フイルタ、FB1〜FBo……フイルタバンク、D1〜
Do……整流回路、G1〜Go……自動レベル調整回
路。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing other embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of a conventional device. be. 1... Doppler filter, 2, 34... FFT,
3...CRT, 4...Buffer amplifier, 5...Speaker, 6...Operation unit, 11...Variable filter,
12, 33...Control circuit, 13...Frequency analyzer, 14...Averaging circuit, 15...Correction circuit, 16...Digital scan converter, 1
7...Display device, 21...Adder, 22, 24, 3
1... A/D converter, 23... Multiplexer,
32...Digital variable filter, F 1 ~F o ...
Filter, FB 1 ~ FB o ...Filter bank, D 1 ~
D o ... Rectifier circuit, G 1 ~ G o ... Automatic level adjustment circuit.
Claims (1)
た後、各方向に方向分離された形でベースバン
ド・ドプラ信号を得るドプラ信号処理手段と、得
られたベースバンド・ドプラ信号の周波数スペク
トラムを各々事前に独立に平坦化する周波数平坦
化手段と、周波数平坦化された各ドプラ信号を周
波数分析する周波数分析手段と、周波数分析され
て得た各周波数スペクトラムデータを前記周波数
平坦化手段の平坦化に用いた修正量で逆補正する
補正手段と、逆補正して得られたドプラ信号の各
方向のスペクトラムデータを表示若しくは記録す
る出力手段とにより構成されてなる超音波ドプラ
信号分析装置。 2 前記周波数平坦化手段が前記周波数分析手段
の出力でフイードバツクコントロールされるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の超音波ドプラ信号分析装置。 3 前記周波数平坦化手段が、各周波数帯域毎に
フイルタバンク及び自動レベル調整回路が設けら
れたものであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の超音波ドプラ信号分析装置。 4 前記周波数平坦化手段の周波数平坦化が粗い
周波数分析とその結果に基づくフイードバツク若
しくはフイードフオワードコントロールによるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の超音波ドプラ信号分析装置。 5 前記周波数分析手段がウオルシユ変換である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超
音波ドプラ信号分析装置。 6 被検体からの反射波からドプラ成分を抽出し
ベースバンド・ドプラ信号を得るドプラ信号処理
手段と、得られたi(同相)、q(直交)それぞれ
のベースバンド・ドプラ信号の周波数スペクトラ
ムを事前に共通の条件で平坦化する周波数平坦化
手段と、周波数平坦化された各ドプラ信号を周波
数分析する周波数分析手段と、周波数分析されて
得られた各周波数スペクトラムデータを前記周波
数平坦化手段の平坦化に用いた修正量で逆補正す
る補正手段と、逆補正して得られたドプラ信号の
各方向のスペクトラムデータを1次結合して各方
向別の周波数スペクトラムデータを表示若しくは
記録する手段とにより構成されてなる超音波ドプ
ラ信号分析装置。 7 前記周波数平坦化手段が前記周波数分析手段
の出力でフイードバツクコントロールされるよう
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第6項記
載の超音波ドプラ信号分析装置。 8 事前に平坦化する過程が可変系数列サンプル
点フイルタにより行われ、i、qそれぞれに同一
の系数列が適用されるように一対の同一の構造の
サンプル点列フイルタを用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第6項記載の超音波ドプラ信号分
析装置。[Claims] 1. Doppler signal processing means for extracting Doppler components from reflected waves from a subject and then obtaining baseband Doppler signals separated in each direction; and the obtained baseband Doppler signals. A frequency flattening means for flattening the frequency spectrum of each signal independently in advance; a frequency analysis means for frequency-analyzing each frequency-flattened Doppler signal; and a frequency-flattening means for frequency-analyzing each frequency spectrum data obtained by frequency analysis. An ultrasonic Doppler signal comprising a correction means for inversely correcting with the amount of correction used for flattening the flattening means, and an output means for displaying or recording spectrum data in each direction of the Doppler signal obtained by inversely correcting. Analysis equipment. 2. The ultrasonic Doppler signal analysis apparatus according to claim 1, wherein the frequency flattening means is feedback-controlled by the output of the frequency analysis means. 3. The ultrasonic Doppler signal analysis apparatus according to claim 1, wherein the frequency flattening means is provided with a filter bank and an automatic level adjustment circuit for each frequency band. 4. The ultrasonic Doppler signal analysis device according to claim 1, wherein the frequency flattening by the frequency flattening means is performed by coarse frequency analysis and feedback or feedback control based on the result thereof. . 5. The ultrasonic Doppler signal analysis apparatus according to claim 1, wherein the frequency analysis means is a Walsh transform. 6 A Doppler signal processing means that extracts Doppler components from the reflected waves from the subject to obtain baseband Doppler signals, and a frequency spectrum of the obtained i (in-phase) and q (quadrature) baseband Doppler signals in advance. a frequency flattening means for flattening under common conditions; a frequency analysis means for frequency-analyzing each frequency-flattened Doppler signal; and a frequency analysis means for frequency-analyzing each frequency spectrum data obtained by the frequency analysis. A correction means for performing inverse correction using the amount of correction used for the correction, and a means for displaying or recording frequency spectrum data for each direction by linearly combining spectrum data in each direction of the Doppler signal obtained by inverse correction. An ultrasonic Doppler signal analysis device consisting of: 7. The ultrasonic Doppler signal analysis apparatus according to claim 6, wherein the frequency flattening means is feedback-controlled by the output of the frequency analysis means. 8. The pre-flattening process is performed by a variable series sample point filter, and a pair of sample point series filters with the same structure are used so that the same series is applied to each of i and q. An ultrasonic Doppler signal analysis device according to claim 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15382686A JPS639430A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Ultrasonic doppler signal analyser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15382686A JPS639430A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Ultrasonic doppler signal analyser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS639430A JPS639430A (en) | 1988-01-16 |
| JPH0323051B2 true JPH0323051B2 (en) | 1991-03-28 |
Family
ID=15570933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15382686A Granted JPS639430A (en) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | Ultrasonic doppler signal analyser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS639430A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106843457B (en) * | 2016-12-09 | 2020-06-09 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | Gesture recognition system and gesture recognition method adopting same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5920149A (en) * | 1982-07-28 | 1984-02-01 | 富士通株式会社 | Ultrasonic pulse doppler blood flowmeter |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP15382686A patent/JPS639430A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS639430A (en) | 1988-01-16 |
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