JPH0548128B2 - - Google Patents

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JPH0548128B2
JPH0548128B2 JP61302178A JP30217886A JPH0548128B2 JP H0548128 B2 JPH0548128 B2 JP H0548128B2 JP 61302178 A JP61302178 A JP 61302178A JP 30217886 A JP30217886 A JP 30217886A JP H0548128 B2 JPH0548128 B2 JP H0548128B2
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JP
Japan
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doppler
frequency
pass filter
blood flow
low
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JP61302178A
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English (en)
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JPS63154163A (ja
Inventor
Shinichi Amamya
Kenji Ishiwatari
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06Measuring blood flow

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
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  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
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  • Biomedical Technology (AREA)
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  • Molecular Biology (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Veterinary Medicine (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概 要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段(第1図) 作 用 実施例 (a) 一実施例の説明(第2図、第3図) (b) 他の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 超音波を利用してドプラー効果によつて血流速
度を計測するための超音波CWドプラ血流計にお
いて、A/Dコンバータの前段に設けられたロー
パスフイルタのカツトオフ周波数をゼロシフト値
とCWドプラサンプル周波数で制御することによ
つて、S/Nの良い良質ドプラ信号を得るように
したものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超音波を生体に発信し、ドプラ効果
を利用して血流速度、分布を検出する超音波CW
(連続波)ドプラ血流計に関し、特に、ゼロシフ
ト機能を有するものにおいて熱雑音を低減したド
プラ信号を得ることのできる超音波CWドプラ血
流計に関する。
メデイカルエレクトロニクスの進展に伴い、生
体の各部の血流速度や分布を計測して、診断に役
立てる血流計が広く利用されており、特に超音波
を生体に発信し、ドプラ効果による生体からの受
信波の周波数シフト量から血流の流速や分布を求
める超音波CWドプラ血流計が市場に提供されて
いる。
このような超音波血流計では、S/Nの良い良
質のドプラ信号が得られるように求められてい
る。
〔従来の技術〕
第4図は従来技術の説明図である。
第4図Aに示すように生体に接触するプローブ
は、送信用5aと受信用5bのスプリツトタイプ
の超音波トランスデユーサ5で構成され、送信用
トランスデユーサ5aには、マスタークロツク源
1のマスタークロツク分周器2で分周して得たfc
(sin)の発信周波信号が送信アンプ3を介し与え
られ、一方受信用トランスデユーサ5bの受信信
号は受信アンプ4を介し直交検波器6に入力す
る。直交検波器6では、受信アンプ4の受信信号
を発信周波信号fc(sin)と、これと直交する信号
fc(cos)で、いわゆるヘテロダイン検波し、発信
周波数成分が零にシフトした信号成分を得る(ド
プラ検出する。)直交検波するのはプローブに対
して向つてくる血流の速度(to ward)と、離れ
ていく血流の速度(a way)の両方を得るため
である。この直交検波された信号(ドプラ信号)
は、ハイパスフイルタ群7で低減がカツトされ
る。ハイパスフイルタ群7のカツトオフ周波数は
マニユアルによつて指定され、プローブによつて
測定すべき部位(胸部、表面等)の壁面の振動に
よる低域周波数成分を除去するために設けられ
る。
そして、一般には複数個のハイパスフイルタを
用意し、それらをCPU9の選択でアナログスイ
ツチを選択することによつて行う。
ハイパスフイルタ群7を通過した信号は、ロー
パスフイルタ群8に入力する。ローパスフイルタ
群8はA/D(アナログ/デジタル)コンバータ
11のドプラサンプル周波数Fsに応じたカツト
オフ周波数に設定され、必要帯域の信号を除去す
る。このローパスフイルタ群8はA/Dコンバー
タ11のドプラサンプル周波数Fsに応じCPU9
によつて選択される。
A/Dコンバータ11によつてA/D変換され
た信号は、FFT(高速フーリエ変換器)12によ
つて時間軸信号が周波数軸信号にフーリエ変換さ
れ、ドプラ、スペクトラムとして表示回路13を
介して表示部(CRT)14に第4図Bの如く横
軸の周波数に、縦軸を強さとして表示される。
横軸の周波数は、周波数シフト量であり、従つ
て血流速度に対応しており、血流の速度と分布が
表示されることになる。
このようなローパスフイルタ8のカツトオフ周
波数は一般的にはナイキストの定理によつて、サ
ンプル周波数Fsに対し、Fs/2と決定される。
しかしながら、第4図Bに示す場合には、表示
領域は中心周波数を0とした−Fs/2とFs/2
との間となるから、血流速度が早い場合等におい
て、中心周波数をシフトして、例えば、表示領域
を(−Fs/2+Zr)と(Fs/2+Zr)とするこ
とができるゼロシフト機能が設けられている。こ
のZrをゼロシフト値と呼び、マニユアルで設定
されたゼロシフト値に応じてCPU9がFFT12
の解折スペクトラムの読み出し開始アドレスを変
えることによつて行うことができる。
このゼロシフト機能を利用して例えば、第4図
Bの血流信号baの他bcも表示しようとすると、
ローパスフイルタ8のカツトオフ周波数をFs/
2としては、−Fs/2以下、Fs/2以上のドプラ
信号が得られないため、第4図Cに示す如く、ゼ
ロシフト値Zrのとりうる最大値Fs/2、−Fs/2
を考え、ローパスフイルタ8のカツトオフ周波数
をサンプル周波数Fsと同一とし、−FsからFsまで
の信号を通過させるようにしていた。
〔発明が解決しよとする問題点〕
しかしながら、一般にFFT12の折り返し現
象によつて、第4図Cに示す如くFsのドプラ解
析周波数では、Fs/2からFsまでの信号成分は、
−Fs/2から0までの帯域に折り返され、逆に
−Fs/2から0までの信号はFs/2からFsまで
の帯域に折り返され、−Fsから−Fs/2と、0か
らFs/2の信号間でも同様である。
ゼロシフト機能は本来この現象を利用して−
Fs/2からFs/2のドプラ解析範囲であつても、
この領域外の信号成分をとり出せるようにしたも
のである。
しかし、このことは逆に、ゼロシフトを行わな
い時に、必要のない(−Fsから−Fs/2)及び
(Fs/2からFs)までの信号が入力されることに
なり、第4図Cの斜線で示す熱雑音(トランスデ
ユーサの抵抗成分に依存した取り去れない成分)
が重畳され、S/Nの悪いドプラ信号となつてし
まうという問題があつた。
本発明は、ゼロシフト機能のためローパスフイ
ルタの帯域を広くしても、折り返しによる熱雑音
を低減して、S/Nの良いドプラ信号を得ること
のできる超音波CWドプラ血流計を提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理説明図である。
第1図A中、8は前述のローパスフイルタであ
り、カツトオフ周波数が可変なもの、15は周波
数制御回路であり、与えられたゼロシフト値Zr
とCWドプラサンプル周波数Fsとに基いてローパ
スフイルタ8のカツトオフ周波数をFmに制御す
るものである。
〔作用〕
本発明では、従来ローパスフイルタ8のカツト
オフ周波数を決定する要因が、CWドプラサンプ
ル周波数Fsのみであつたのに対し、更にゼロシ
フト値Zrも要因としている。
例えば、第4図Bに示す如く、ゼロシフト値
Zrが表示領域に対する割合で示され、−0.5から
0.5までの値をとるとすると、カツトオフ周波数
Fmは、 Fm=Fs×(0.5+|Zr|) とすればよく、 ローパスフイルタ8の通過帯域は第1図Bの如
く、制御され、ゼロシフト値Zrに応じFs/2か
らFsまでの範囲をとる。従つて必要外の熱雑音
を除去することが可能となる。
〔実施例〕
(a) 一実施例の説明 第2図は本発明の一実施例構成図である。
図中、第1図及び第4図Aで示したものと同
一のものは同一の記号で示してあり、ローパス
フイルタ8は1チヤネル分示してあるが、実際
には、第4図Aの直交検波器6の出力が複素信
号のため2チヤネル分必要である。
R1は入力抵抗、R2,R3は各々積分回路
を構成する抵抗、R4,R5はフイードバツク
抵抗、C1,C2は各々積分回路を構成するコ
ンデンサ、C3はフイードバツクコンデンサ、
80はオペアンプ、81,83は電圧制御アツ
テネータであり、入力電流を与えられた電圧に
対応するゲインで減衰させるもの、82,84
はバツフアアンプである。
150,151は各々レジスタであり、各々
CPU8から与えられる6ビツトのゼロシフト
値Zr、6ビツトのCWドプラサンプル周波数Fs
を一時蓄えるもの、152はEPROM(イレー
ザブル・プログラマブル・リードオンリーメモ
リ)であり、ゼロシフト値Zrとサンプル周波
数Fsに対応した前述の式によるカツトオフ周
波数Fmにローパスフイルタ8が設定されるよ
うな電圧値を格納しておくもの、153はD/
A(デジタル/アナログ)コンバートであり、
EPROM152からの8ビツトの電圧値をアナ
ログに変換して電圧制御アツテネータ81,8
3に出力するものである。
第3図は本発明の一実施例動作説明図であ
る。ローパスフイルタ8は、フイードバツク制
御されたアツテネータ付積分回路が2段構成と
され、積分回路にフイルタ機能を持たせる周知
の電圧制御低周波通過フイルタで構成されてい
る。
図示しないパネルからマニユアルにより入力
されるゼロシフト値Zr、サンプル周波数Fsを、
CPU8が両レジスタ150,151にセツト
すると、EPROM152より、Zr、Fsに基づ
き計算されたカツトオフ周波数Fmに対応する
電圧値が出力され、D/Aコンバータ153で
アナログに変換され、これが制御電圧として、
ローパスフイルタ8の電圧制御アツテネータ8
1,83に出力される。
従つて、ローパスフイルタ8は周知の如く、
第3図に示す通り、制御電圧に応じてカツトオ
フ周波数が変化し、Zr、Fsに応じたカツトオ
フ周波数Fmが得られる。
このため、ゼロシフト値Zrとサンプル周波
数Fsに対応した通過帯域をローパスフイルタ
8に設定できるから、不要な雑音を除いたS/
Nの良いドプラ信号を得ることができる。
これによつて表示部のドプラ信号に不要な雑
音が含まれず、ゼロシフト機能を持ちつつ、こ
れを実現でき、血流分布、速度の精度の高い診
断が可能となる。
(b) 他の実施例の説明 上述の実施例においては、CPU8の外に周
波数制御回路15も設けているが、CPU8に
これを実行させてもよい。
又、カツトオフ周波数可変ローパスフイルタ
を第2図に示すもので説明したが他の周知の外
部制御型低域通過フイルタを構成するものであ
つてもよく、サンプル周波数Fsに応じて第2
図のものを複数用意してもよく、表示部を出力
としているが印刷部等他のものであつてもよ
い。
以上本発明を実施例により説明したが、本発
明は本発明の主旨に従い種々の変形が可能であ
り、本発明からこれらを排除するものではな
い。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、超音波
CWドプラ血流計において、ゼロシフト機能をも
つても、不必要な雑音を除去することが可能とな
り、S/Nのよいドプラ信号を得ることができる
という効果を奏し、特に精度の高いドプラ信号を
要求される血流計に、便利なゼロシフト機能を備
えても、良質のドプラ信号がえられ、診断効果の
増大を寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明
の一実施例構成図、第3図は本発明の一実施例動
作説明図、第4図は従来技術の説明図である。 図中、5……超音波トランスデユーサ、6……
直交検波器、8……ローパスフイルタ、11……
A/Dコンバータ、12……FFT、15……周
波数制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超音波を発信し且つ受信する超音波トランス
    デユーサ5と、 該超音波トランスデユーサ5の受信信号を直交
    検波する直交検波器6と、 該直交検波出力の高周波領域をカツトするロー
    パスフイルタ8と、 該ローパスフイルタ8の出力をCWドプラサン
    プル周波数でA/D変換するA/Dコンバータ1
    1と、 該A/D変換出力をフーリエ解折し、ドプラス
    ペクトラムを得るフーリエ変換部12と、 該フーリエ変換部12のドプラスペクトラムを
    表示する表示部14とを有し、 外部から設定されたゼロシフト値により、該フ
    ーリエ変換部12を制御して、該ドプラスペクト
    ラムの表示周波数領域を可変とした超音波CWド
    プラ血流計において、 該ローパスフイルタ8のカツトオフ周波数を、
    該ゼロシフト値及びCWドプラサンプル周波数と
    に基づいて制御する回路15を備えたことを 特徴とする超音波CWドプラ血流計。
JP61302178A 1986-12-18 1986-12-18 超音波cwドプラ血流計 Granted JPS63154163A (ja)

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JP61302178A JPS63154163A (ja) 1986-12-18 1986-12-18 超音波cwドプラ血流計
US07/129,846 US4866613A (en) 1986-12-18 1987-12-08 Ultrasonic continuous wave blood flowmeter using Doppler effect analysis
DE3742091A DE3742091C2 (de) 1986-12-18 1987-12-11 Ultraschall-Dopplereffekt-Blutflußmesser mit kontinuierlichen Wellen
FR878717769A FR2608417B1 (fr) 1986-12-18 1987-12-18 Debitmetre sanguin a onde continue ultrasonore presentant un effet doppler

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