JPS6384533A - 超音波ドプラ流速計 - Google Patents

超音波ドプラ流速計

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JPS6384533A
JPS6384533A JP61230887A JP23088786A JPS6384533A JP S6384533 A JPS6384533 A JP S6384533A JP 61230887 A JP61230887 A JP 61230887A JP 23088786 A JP23088786 A JP 23088786A JP S6384533 A JPS6384533 A JP S6384533A
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    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S15/582Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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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血流計に関し、特に反射超音波の
周波数計測方式を改良した超音波ドプラ血流計に関する
〔従来の技術〕
従来の超音波ドプラ血流計装置は、例えば、特開昭58
−188433号、同60−119929号、同61−
25527号等に記載されている如く、超音波を送信す
るドライバ、その反射波を受信する受信器、超音波を送
信する繰り返し周期の整数倍の発振器および信号処理回
路から構成されており、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、血液の流速および流れの方向を測定するもの
である。ここで、血液の方向と超音波送信方向とのなす
角度を0.血流の速度をυとすれば、上述の方法で υ
cos Oを測定することができる。
上述の測定方法においては、ドプラ偏移周波数をリアル
タイムで測定するためには、ゼロクロス法および高速フ
ーリエ変換(FFT)法等が用いられている。また、最
近では、ハードウェア量や精度等を考慮して、第4図に
示す如く、入力信号を直交検波し、R成分(cos波を
乗じたもの)30 a 、 I成分(sin波を乗じた
もの)31aを得、これらをAID変換して(30b 
、 31b)、そのR,I両成分を用いてドプラ偏移周
波数38を計測し、血流の流速および方向を求めている
ここで、第4図の入力信号は受信器から出力する電気信
号であり、入力信号に乗算器1a、lbでcos波とs
in波が乗算され、上記R成分、■成分になる。このア
ナログ信号をA/D変換器2a、2bでディジタル化し
、固定物体除去フィルタ3a。
3bを通した後1位相角および絶対値計算器4において
位相角と絶対値とを計算し、位相角34と絶対値32と
を得る。この位相角34から偏移位相角35を求め、S
/Nの向上を図るため平均偏移位相角計算器12により
平均偏移位相角(Δ0)38を求める。
また、絶対値の平均計算を平均値計算器5により行い、
この両者を乗算器11により乗算し、出力39を得る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第4図に示した従来技術においては、平均的なドプラ偏
移周波数、すなわち、偏移位相角を計算する場合、第3
図(a)に示す如く、この偏移位相角の方向と平均偏移
位相角の方向とが同じ方向にならないという問題があっ
た。これは、偏移位相角の表示範囲が一π〜+πである
ため1例えば。
偏移位相角が第3図(a ) a ” dで示される如
く。
170度、175度、−175度および一170度と入
力されたとき、これを単純に加算し1/4したのでは、
平均偏移位相角は180度(e)とならず0度(e′)
となってしまうという問題である。
上記問題は、前述の如く、ハードウェアを簡略化し、回
路規模を最小限に押さえるため、数値の表示範囲を限定
したために生ずる問題である。
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、従来の超音波ドプラ血流計における上述
の如き問題を解消し、上述の如きハードウェアの構成上
の制約による数値の表示範囲の制限があっても、平均的
な角度がπに近い値をとるときに、本来の角度の方向を
算出可能な超音波ドプラ血流計を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の上記目的は、超音波を送信してその反射波を受
信し、受信出力を直交検波およびアナログ/ディジタル
変換し、そのR,I両成分を極座標変換して、その大き
さくα)および位相角(θ)を出力する変換器と、超音
波を送受信する回数(K)毎に得られる前記位相角(θ
に)の相互の差(Δ0K=0に−06−0)および大き
さくαK)のそれぞれの平均値を求め、該平均値の積を
求める信号処理手段とを有する超音波ドプラ血流計にお
いて、前記信号処理手段を、前記位相角の差(Δ0)を
X軸成分cos (Δ0)とY軸成分sin (Δ0)
とに分解し、それぞれの平均値X、Yを求めて、これか
ら、平均偏移位相角 Δ(J = tan−1(Y / X )を求める如く
構成したことを特徴とする超音波ドプラ血流計によって
達成される。
〔作用〕
本発明においては、第3図<b)に示す如く、平均偏移
位相角Δθは、直交座標上で前記偏移位相角をX成分と
Y成分とに分解し、それぞれの加算を行った後に平均偏
移位相角を計算する。これにより、平均偏移位相角は極
痙標上で連続的に変化するようになるので、正確に変換
される。
これに対しては、前記偏移位相角の絶対値をとってから
平均値を計算する方法も考えられたが、ハードウェア量
の増大を招くことになり、得策ではないことがわかって
いる。
〔実施例〕
以下1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である超音波ドプラ血流計の
構成図である。図において、記号1a。
lb〜7,11,30a〜30c、31a〜31c、3
2〜35は第4図に示したと同じ意味に用いられている
また、8a、8bおよびlOは後述する三角関数計算器
、9a、9bは平均値計算器を示しており、3Ga 、
 36b 、 37a 、 37b 、 38A、 3
!JAは後述する語信号を示している。
入力信号は前述の如く受信器からの電気信号であり、該
入力信号を直交検波し、R成分(cos波を乗じたもの
)、工成分(sin波を乗じたもの)を得。
これらをA/D変換して固定物体除去フィルタ(MTI
フィルタ)3a、3bを通し、給体値9位相角計算器4
により絶対値32と位相角34を得る。
ここで得られた位相角34は1通常2πまでの表示で良
く、−π〜+π(または、0〜2π)の表示範囲に限ら
れる。ここまでは、従来と同様である。
本実施例においては、従来技術における前述の如き問題
を除去するため、上記位相角34から平均偏移位相角3
8を計算する際に、上記三角関数計算器8a、8bによ
り偏移位相角35を直交座標上でX軸成分(cos O
)36 a 、 Y軸成分(sin O)に37aに分
解し、平均値計算器9a、9bによりそれぞれの平均値
又、■を平均値計算36b、37bにて計算し、これら
から前記三角関数計算器10により、tan−’(Y/
X)を求めこれを平均偏移位相角38Aとする。
前述の如く1回路規模を小さくするために数値の表示範
囲の制限を行うことは通常行われるが。
上のR成分(cos波を乗じたものから固定物体除去フ
ィルタ処理をした信号30c)、I成分(sin波を乗
じたものから固定物体除去フィルタ処理をした48号3
1c)の数値は、他の部分より 多くのビット数を必要
とする可能性がある。これについては、数値の表現をN
乗根もしくは対数表現を用いることにより、ビット数の
増大を防止できる。また、このように計算を構成する要
素毎に数値の表現を変更することにより、ROM(リー
ドオンリメモリ)の使用が可能になり、後述する如く、
1つのROMで複数の計算ができ1回路の融通性が向上
するとともに、回路規模を小さくできる。
第2図は本発明の他の実施例である超音波ドプラ血流計
の構成図である0図において、記号4〜6.8a、8b
、9a、9b、10,11.32〜34゜36a 、 
36b 、 37a 、 37bは第1図に示したと同
じ意味に用いられている。また、13は後述する重み付
は計算器、 38B 、 39Bは信号を示している。
第2図に示した実施例においては、上記平均偏移位相角
を求める際に、入力信号の絶対値で重み付けした値を求
めるようにしたものである。上記重み付けの方法として
は、計算式 %式%) 等々、種々の重み付けとすることが可能である。
上記実施例によれば、平均偏移位相角は極座標上で連続
的に変化することになるので、回路を構成するハードウ
ェア規模を大きくすることなく。
ドプラ偏移周波数により正確に変換されるという効果が
ある。
〔発明の効果〕
以上述べた如く1本発明によれば、超音波を送信してそ
の反射波を受信し、受信出力を直交検波およびアナログ
/ディジタル変換し、そのR,I両成分を極座標変換し
て、その大きさくα)および位相角(θ)を出力する変
換器と、超音波を送受信する回数(K)毎に得られる前
記位相角(θりの相互の差(Δ0K=08−08−8)
および大きさくαK)のそれぞれの平均値を求めて、こ
の平均値の積を求める信号処理手段とを有する超音波ド
プラ血流計において、前記信号処理手段を、前記位相角
の差(Δθ)をX軸成分cos(Δ0)とY軸成分si
n (Δ0)とに分解し、それぞれの平均値X、Yを求
めて。
これから、平均偏移位相角 Δθ= tan−” (Y / X )を求める如く構
成したので、前述の如きハードウェアの構成上の制約に
よる数値の表示範囲の制限があっても、平均的な角度が
πに近い値をとるときに1本来の角度の方向を算出可能
な超音波ドプラ血流計を実現できるという顕著な効果を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である超音波ドプラ血流計の
構成図、第2図は本発明の他の実施例である超音波ドプ
ラ血流計の構成図、第3図(a)。 (b)は従来技術および本発明の実施例における平均偏
移位相角の算出方法の比較を示す図、第4図は従来の一
般的な超音波ドプラ血流計の構成図で区 ある。 1a、1b:乗算器、2a、2b:A/D変換器、3a
、3b:固定物体除去フィルタ、4:位相角および絶対
値計算器、5:平均値計算器、6丘 :遅延素子、7:加算器、8a、8b:三角関数計算器
、9a、9b:平均値計算器、10:三角関数計算器、
11:乗算器、13:重み付は計算器、30a。 30b 、 30c : R成分、31a 、 31b
 、 31c : I成分。 32.33:絶対値、34:位相角、35:偏移位相角
、36a 、 36b : X軸成分、37a、37b
 : Y軸成分。 38A、 38B :平均偏移位相角、 39A、 3
9B :出力。 ミー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、超音波を送信してその反射波を受信し、受信出力を
    直交検波およびアナログ/ディジタル変換し、そのR(
    Real)、I(Imaginary)両成分を極座標
    変換して、その大きさ(α)および位相角(θ)を出力
    する変換器と、超音波を送受信する回数(K)毎に得ら
    れる前記位相角(θ_K)の相互の差(Δθ_K=θ_
    K−θ_K_−_1)および大きさ(α_K)のそれぞ
    れの平均値を求め、該平均値の積を求める信号処理手段
    とを有する超音波ドプラ血流計において、前記信号処理
    手段は、前記位相角の差(Δθ)をX軸成分(cos(
    Δθ))とY軸成分(sin(Δθ))とに分解し、そ
    れぞれの平均値@X@、@Y@を求めて、これから、平
    均偏移位相角Δθ=tan^−^1(@Y@/@X@) を求める如く構成されることを特徴とする超音波ドプラ
    血流計。
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