JP2589894B2 - Ultrasonic Doppler imaging device - Google Patents

Ultrasonic Doppler imaging device

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JP2589894B2
JP2589894B2 JP3173627A JP17362791A JP2589894B2 JP 2589894 B2 JP2589894 B2 JP 2589894B2 JP 3173627 A JP3173627 A JP 3173627A JP 17362791 A JP17362791 A JP 17362791A JP 2589894 B2 JP2589894 B2 JP 2589894B2
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森雄 西垣
尚 萩原
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、医療用に用いられる超
音波ドプラ映像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic Doppler imaging apparatus used for medical purposes.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波ドプラ映像装置は体内に送信した
超音波パルスのエコーが動きのある物体に対しドプラ偏
移を起こすことを利用し、血流情報を表示できるように
なっており、この種の従来の装置としては、図3に示さ
れるものが知られている。図4に示される装置は、プロ
ーブ101、送受信器102,位相検波器103、A/
D変換器104、IIRフィルタを用いたMTIフィル
タ105、血流情報演算手段106、表示器107を備
えて構成されている。この装置によって血流情報を表示
するに際しては、送受信器102からプローブ101を
介して被検体内に超音波パルスが送信され、送信された
超音波パルスが被検体の体内の組織や血流等によって反
射すると、この反射によるエコー信号がプローブ101
によって検出されるようになっている。そしてプローブ
101で検出されたエコー信号が電気信号に変換された
後、送受信器102を介して位相検波器103へ送ら
れ、位相検波器103でエコー信号からドプラ偏移信号
が検出されるようになっている。ドプラ偏移信号はA/
D変換器104でディジタル信号に変換され、MTIフ
ィルタ105に入力される。MTIフィルタ105はロ
ーパスフィルタの一種であり、被検体の組織や血管壁か
ら得られたエコー信号のうち周波数成分の低いクラッタ
成分を減衰させ、血流成分のみを抽出できるようになっ
ている。MTIフィルタ105により抽出された血流成
分は、血流情報演算手段106によって速度、分散、パ
ワー等が演算され、この演算結果が表示器107の画面
上に表示されるようになっている。
2. Description of the Related Art An ultrasonic Doppler imaging apparatus is capable of displaying blood flow information by utilizing the fact that the echo of an ultrasonic pulse transmitted into the body causes a Doppler shift with respect to a moving object. FIG. 3 shows a known type of conventional device. The device shown in FIG. 4 includes a probe 101, a transceiver 102, a phase detector 103, an A /
It comprises a D converter 104, an MTI filter 105 using an IIR filter, a blood flow information calculation means 106, and a display 107. When blood flow information is displayed by this device, an ultrasonic pulse is transmitted from the transceiver 102 into the subject via the probe 101, and the transmitted ultrasonic pulse is transmitted by a tissue or blood flow in the body of the subject. When reflected, an echo signal due to the reflection is generated by the probe 101.
Is to be detected. Then, after the echo signal detected by the probe 101 is converted into an electric signal, the signal is sent to the phase detector 103 via the transceiver 102 so that the phase detector 103 detects the Doppler shift signal from the echo signal. Has become. The Doppler shift signal is A /
The signal is converted into a digital signal by the D converter 104 and input to the MTI filter 105. The MTI filter 105 is a kind of low-pass filter, and attenuates a clutter component having a low frequency component in an echo signal obtained from a tissue or a blood vessel wall of a subject, and can extract only a blood flow component. The blood flow component extracted by the MTI filter 105 is calculated by the blood flow information calculation means 106 for speed, variance, power, and the like, and the calculation result is displayed on the screen of the display 107.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般的に超音波ドプラ
映像装置においては、血流情報を2次元的に表示するた
め、音響走査線を移動していく必要がある。表示に実時
間性を持たせるためには一箇所のサンプルボリュームあ
たりのデータ数が少なくなり、数点から十数点になる場
合が一般的となっている。
Generally, in an ultrasonic Doppler imaging apparatus, it is necessary to move an acoustic scanning line in order to display blood flow information two-dimensionally. In order to provide real-time display, the number of data per one sample volume is reduced, and it is general that the number of data increases from several to more than ten.

【0004】しかしながらMTIフィルタとして一般に
IIRフィルタを用いているが、データ点数が少ないた
め、出力に過渡応答が現われ、正確な血流情報が得られ
ないという問題があった。
However, an IIR filter is generally used as an MTI filter. However, since the number of data points is small, a transient response appears in the output and accurate blood flow information cannot be obtained.

【0005】本発明は上記従来の問題を解決するもので
あり、正確な血流情報を得ることのできる優れた超音波
ドプラ映像装置を提供することを目的とするものであ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an excellent ultrasonic Doppler imaging apparatus capable of obtaining accurate blood flow information.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被検体に超音波を送信する送信手段と、被
検体内で反射したエコー信号を受信する受信手段と、受
信信号からドプラ偏移信号を検波する検波手段と、上記
ドプラ偏移信号中のクラッタ成分を正弦波で近似し、上
記ドプラ偏移信号から上記近似された信号を減算するフ
ィルタとを備え、ドプラ偏移信号中のクラッタ成分を除
去するように構成したものである。
To achieve the above object, the present invention provides a transmitting means for transmitting an ultrasonic wave to a subject, a receiving means for receiving an echo signal reflected in the subject, and Detecting means for detecting the Doppler shift signal, and a filter for approximating a clutter component in the Doppler shift signal with a sine wave and subtracting the approximated signal from the Doppler shift signal; It is configured to remove the clutter component therein.

【0007】[0007]

【作用】したがって本発明によれば、ドプラ偏移信号の
中からクラッタ成分を除去することで、クラッタ信号と
血流成分の混在した信号の中から血流成分を効果的に抽
出することができる。
According to the present invention, a blood flow component can be effectively extracted from a signal in which a clutter signal and a blood flow component are mixed by removing the clutter component from the Doppler shift signal. .

【0008】[0008]

【実施例】図1は本発明の一実施例の構成を示す図であ
り、図1において、1はプローブ、2は送受信回路、3
は位相検波器、4はA/D変換器である。5はMTIフ
ィルタであり、クラッタ成分近似器5a、減算器5bと
で構成されている。6は血流情報演算手段、7は表示器
である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. In FIG.
Is a phase detector, and 4 is an A / D converter. An MTI filter 5 includes a clutter component approximator 5a and a subtractor 5b. 6 is a blood flow information calculating means, and 7 is a display.

【0009】次に上記実施例の動作について説明する。
送受信回路2より発生した電気的パルスが、プローブ1
により超音波パルスに変換され、図示されない被験体に
送信され、同被験体よりエコー信号がプローブ1に戻
り、電気信号に変換され、位相検波器3によりドプラ偏
移信号が検出され、A/D変換器4によりディジタル信
号に変換される。次にA/D変換器4によりディジタル
化された信号は、MTIフィルタ5のクラッタ成分近似
器5aおよび減算器5bに入力される。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
The electric pulse generated by the transmitting / receiving circuit 2
Is converted to an ultrasonic pulse, transmitted to a subject (not shown), the echo signal returns to the probe 1 from the subject, is converted to an electric signal, and the Doppler shift signal is detected by the phase detector 3, and the A / D The signal is converted by the converter 4 into a digital signal. Next, the signal digitized by the A / D converter 4 is input to the clutter component approximator 5a and the subtractor 5b of the MTI filter 5.

【0010】次にクラッタ成分近似器5aの動作につい
て説明する。クラッタ成分近似器5aの入力をI1,I
2,…,InおよびQ1,Q2,…,Qnとする。この
ときまず(数1)を用いて入力データ(I1+jQ
1)、(I2+jQ2)、…、(In+jQn)の位相
φ1,φ2,…,φnを求める。
Next, the operation of the clutter component approximator 5a will be described. The inputs of the clutter component approximator 5a are I1, I
, In and Q1, Q2,..., Qn. At this time, first, the input data (I1 + jQ) is calculated using (Equation 1).
.., Φn of (I2 + jQ2),..., (In + jQn).

【0011】[0011]

【数1】 φn=tan−1(Qn/In)[Formula 1] φn = tan −1 (Qn / In)

【0012】次に、(数2)を用いて入力データ(I1
+jQ1)、(I2+jQ2)、…、(In+jQn)
のベクトルの大きさA1,A2,…,Anを求める。
Next, the input data (I1
+ JQ1), (I2 + jQ2),..., (In + jQn)
, An of the vectors A1, A2,...

【0013】[0013]

【数2】 (Equation 2)

【0014】このようにして求めた値を最小二乗法の
(数3)、(数4)に代入し、位相φ1、φ2、…,φ
nを近似する一次関数の(数5)の定数a0とa1を求
める。
By substituting the values obtained in this way into (Equation 3) and (Equation 4) of the least squares method, the phases φ1, φ2,.
The constants a0 and a1 of (equation 5) of the linear function approximating n are obtained.

【0015】[0015]

【数3】 (Equation 3)

【0016】[0016]

【数4】 (Equation 4)

【0017】[0017]

【数5】 φn=a1*n+a0## EQU5 ## φn = a1 * n + a0

【0018】このa0、a1および(数6)により求め
られる振幅の平均値Aaveを用いてI1,I2,…,
InおよびQ1,Q2,…,Qnは(数7)および(数
8)により近似することができる。
Using the a0, a1 and the average value Aave of the amplitude obtained by (Equation 6), I1, I2,.
In and Q1, Q2,..., Qn can be approximated by (Equation 7) and (Equation 8).

【0019】[0019]

【数6】 (Equation 6)

【0020】[0020]

【数7】 In=Aave cos(φn)In = Aave cos (φn)

【0021】[0021]

【数8】 Qn=Aave sin(φn)Qn = Aave sin (φn)

【0022】ところで、クラッタ成分近似器5aの入力
データは、血流とクラッタの成分が混じっているもので
ある。一般にクラッタと血流のゲインの差は40dB程
度あり、クラッタが非常に大きい。また、クラッタおよ
び血流のドプラ偏移信号はn回分のI,Qデータを得る
程度の短い時間においてはそれぞれ正弦波と見ることが
できる。これらのことから、(数7)および(数8)で
求めた近似値は単一周波数のみを表したものであり、つ
まりこれは、入力成分中のクラッタ成分を近似したもの
と考えることができる。
By the way, the input data of the clutter component approximator 5a is a mixture of blood flow and clutter components. Generally, the gain difference between clutter and blood flow is about 40 dB, and the clutter is very large. In addition, the Doppler shift signals of clutter and blood flow can be regarded as sine waves, respectively, in a time short enough to obtain n times of I and Q data. From these facts, the approximation values obtained by (Equation 7) and (Equation 8) represent only a single frequency, that is, it can be considered that this approximates the clutter component in the input component. .

【0023】したがって、(数7)および(数8)で求
めたI,Qの近似値を入力信号より差し引くことで入力
信号中のクラッタ信号を減衰させ血流信号を抽出させる
ことができる。この血流信号から血流情報演算手段6に
よって速度、分散、パワー等を演算し、この演算結果を
表示器7に表示する。
Therefore, the blood flow signal can be extracted by attenuating the clutter signal in the input signal by subtracting the approximate values of I and Q obtained in (Expression 7) and (Expression 8) from the input signal. The speed, variance, power and the like are calculated from the blood flow signal by the blood flow information calculating means 6, and the calculation result is displayed on the display 7.

【0024】図2は本実施例におけるMTIフィルタ5
の動作説明図であり、(a)はI信号、(b)はQ信号
を示している。図2において、10はドプラ偏移信号、
11は上記の動作により求めたクラッタ成分の近似値、
12はドプラ偏移信号10からクラッタ近似値11を差
し引いた値であり、MTIフィルタ5の出力を示してい
る。
FIG. 2 shows an MTI filter 5 according to this embodiment.
5A is a diagram illustrating an I signal, and FIG. 5B is a diagram illustrating a Q signal. In FIG. 2, 10 is a Doppler shift signal,
11 is an approximate value of the clutter component obtained by the above operation,
Reference numeral 12 denotes a value obtained by subtracting the approximate clutter value 11 from the Doppler shift signal 10, and indicates an output of the MTI filter 5.

【0025】図2においては、クラッタ成分と血流信号
の振幅比は約15dB、周波数比は約5倍であるが、こ
の周波数比において、60dB程度の振幅比においても
クラッタ成分を有効に除去できることが確かめられてい
る。
In FIG. 2, the amplitude ratio between the clutter component and the blood flow signal is about 15 dB and the frequency ratio is about 5 times. At this frequency ratio, the clutter component can be effectively removed even at an amplitude ratio of about 60 dB. Has been confirmed.

【0026】したがって本実施例によれば、クラッタ成
分を含む信号から、クラッタ信号を近似した信号を減算
することで、クラッタの除去が行え、品位の高い血流イ
メージを得ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, clutter can be removed by subtracting a signal approximating a clutter signal from a signal containing a clutter component, and a high-quality blood flow image can be obtained.

【0027】さらに、その原理から考えて、クラッタの
周波数が高くなってもクラッタ除去が行えるため、従来
のフィルタを使用した場合のようにフィルタのカットオ
フ周波数を切り替える必要もないものである。
Furthermore, considering the principle, clutter can be removed even if the frequency of the clutter increases, so that there is no need to switch the cutoff frequency of the filter as in the case of using a conventional filter.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明は上記実施例から明らかなよう
に、ドプラ偏移信号からクラッタ成分の正弦波による近
似値を減算することにより、過渡的な周波数成分の発生
がなく、品位の高い血流イメージを得ることができる。
As is apparent from the above embodiment, the present invention subtracts the approximate value of the clutter component from the sine wave from the Doppler shift signal, thereby eliminating the occurrence of transient frequency components and providing high quality blood. You can get a flow image.

【0029】また、クラッタ成分の周波数の高低による
フィルタのパラメータを変更を必要としないため、使用
についての繁雑性がないものである。
Further, since it is not necessary to change the filter parameters depending on the level of the frequency of the clutter component, there is no complexity in use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例における超音波ドプラ映像装置
の概略ブロック図
FIG. 1 is a schematic block diagram of an ultrasonic Doppler imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は本実施例におけるI信号の振幅を示す
特性図 (b)は本実施例におけるQ信号の振幅を示す特性図
FIG. 2A is a characteristic diagram showing the amplitude of an I signal in the present embodiment; FIG. 2B is a characteristic diagram showing the amplitude of a Q signal in the present embodiment;

【図3】従来の超音波ドプラ映像装置の概略ブロック図FIG. 3 is a schematic block diagram of a conventional ultrasonic Doppler imaging apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プローブ 2 送受信器 3 位相検波器 4 クラッタ成分近似器 5 MTIフィルタ 5a クラッタ成分近似器 5b 減算器 7 血流情報演算手段 8 表示器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Probe 2 Transceiver 3 Phase detector 4 Clutter component approximator 5 MTI filter 5a Clutter component approximator 5b Subtractor 7 Blood flow information calculation means 8 Display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−274238(JP,A) 特開 平2−264644(JP,A) 特開 平3−244443(JP,A) 特開 昭57−169687(JP,A) 特開 昭63−296735(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-274238 (JP, A) JP-A-2-264644 (JP, A) JP-A-3-244443 (JP, A) JP-A 57- 169687 (JP, A) JP-A-63-296735 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被検体に超音波を送信する送信手段と、被
検体内で反射したエコー信号を受信する受信手段と、受
信信号からドプラ偏移信号を検波する検波手段と、上記
ドプラ偏移信号中のクラッタ成分を正弦波で近似し、上
記ドプラ偏移信号から上記近似された信号を減算するフ
ィルタとを備えた超音波ドプラ映像装置。
A transmitting means for transmitting an ultrasonic wave to a subject; a receiving means for receiving an echo signal reflected in the subject; a detecting means for detecting a Doppler shift signal from the received signal; An ultrasonic Doppler imaging apparatus comprising: a filter that approximates a clutter component in a signal with a sine wave and subtracts the approximated signal from the Doppler shift signal.
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