JP2637439B2 - 流体分布検出装置 - Google Patents
流体分布検出装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
- G01P5/241—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect
- G01P5/244—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave by using reflection of acoustical waves, i.e. Doppler-effect involving pulsed waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
- G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S15/582—Velocity 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
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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、パルス・ドップラ型流体速度測定に関し、
血流等の流体分布、例えば、平均速度及び乱流を検出す
る装置に関する。
血流等の流体分布、例えば、平均速度及び乱流を検出す
る装置に関する。
複数個のラジアル・ライン（radial line）の各々に
沿って数サイクルの音響搬送波の連続したバースト（bu
rsts）を電気−音響変換器で伝送し、そして搬送波の周
期の1/4だけ離れた間隔でラインに沿ってターゲットか
ら反射されたエコーによって生じた電気信号をサンプリ
ングして同相の直角成分Ｉ（inphase quadrature compo
nent）および直交位相の直角成分Ｑを導くことによっ
て、血液速度を表わす信号は導出される。I/Qのアーク
タンジェントは直角成分Ｉ、Ｑ間の角度である。ドプラ
ー効果の原理によれば、変換器上に衝突する音響波は、
静止ターゲットからの反射の場合は、90度の角度を生ず
るように搬送波と同じ周波数を有し、ターゲットが変換
器に向かって移動している場合は、90度より大きな角度
を生ずるように搬送波より高い周波数を有し、ターゲッ
トが変換器から遠ざかっている場合は、90度に満たない
角度を生ずるように搬送波より低い周波数を有する。し
たがって、連続伝送上でのターゲットからの反射角の変
化は、ターゲットの速度をそこから決定できるドプラー
周波数シフトの表示となる。
沿って数サイクルの音響搬送波の連続したバースト（bu
rsts）を電気−音響変換器で伝送し、そして搬送波の周
期の1/4だけ離れた間隔でラインに沿ってターゲットか
ら反射されたエコーによって生じた電気信号をサンプリ
ングして同相の直角成分Ｉ（inphase quadrature compo
nent）および直交位相の直角成分Ｑを導くことによっ
て、血液速度を表わす信号は導出される。I/Qのアーク
タンジェントは直角成分Ｉ、Ｑ間の角度である。ドプラ
ー効果の原理によれば、変換器上に衝突する音響波は、
静止ターゲットからの反射の場合は、90度の角度を生ず
るように搬送波と同じ周波数を有し、ターゲットが変換
器に向かって移動している場合は、90度より大きな角度
を生ずるように搬送波より高い周波数を有し、ターゲッ
トが変換器から遠ざかっている場合は、90度に満たない
角度を生ずるように搬送波より低い周波数を有する。し
たがって、連続伝送上でのターゲットからの反射角の変
化は、ターゲットの速度をそこから決定できるドプラー
周波数シフトの表示となる。
IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonicsの197
8年９月号に掲載された,Brandestiniによる「TOPOFLOW-
A DIGITAL FULL RANGE DOPPLER VELOCITY METER」と題
する論文に記載された装置においては、ターゲットの速
度の近似（estimate）は、同じラインに沿って伝送され
た複数個の音響パルスの反射のサンプルから求められた
角度の平均から決定される。
8年９月号に掲載された,Brandestiniによる「TOPOFLOW-
A DIGITAL FULL RANGE DOPPLER VELOCITY METER」と題
する論文に記載された装置においては、ターゲットの速
度の近似（estimate）は、同じラインに沿って伝送され
た複数個の音響パルスの反射のサンプルから求められた
角度の平均から決定される。
ここでは反射の振幅を考慮に入れていないので、得ら
れた速度は平均速度ではない。平均速度を得る直接的な
方法は次の式で表わされる関数より求められる。（１）
式において、Ｓ（Ｗ）は、サンプルしたエコー（echo
s）のフーリエ・パワー・スペクトルである。
れた速度は平均速度ではない。平均速度を得る直接的な
方法は次の式で表わされる関数より求められる。（１）
式において、Ｓ（Ｗ）は、サンプルしたエコー（echo
s）のフーリエ・パワー・スペクトルである。
（１）式において、各周波数の大きさは、その周波数を
掛け、そして、積を加算して（１）式の分子を導出し、
分母は大きさの総和となる。これは、FFTを用いて行な
うことができるが、極めて高価である。
掛け、そして、積を加算して（１）式の分子を導出し、
分母は大きさの総和となる。これは、FFTを用いて行な
うことができるが、極めて高価である。
1983年４月26日に出願された、欧州特許出願番号第83
104067.0号に記載された装置では、自己相関法を用いて
正確な値に非常に近似された平均値が導出される。特
に、ターゲットからの１バーストの反射のサンプルの
Ｉ、Ｑ成分は、同じターゲットからの次のバーストの反
射のサンプルのＩ、Ｑ成分の複素共役を掛ける。こうし
て、７個のバーストが１つのラインに沿って伝送される
場合、６個の乗算がなされる。それの実数部は虚数部と
同様に平均化される。上述の乗算によって得られた虚数
部の平均値と実数部の平均値との比によって決定される
タンジェントを有する角度は平均（average or mean）
ドップラ周波数に相当するものとして示すことができ、
これは平均速度に変換することができる。
104067.0号に記載された装置では、自己相関法を用いて
正確な値に非常に近似された平均値が導出される。特
に、ターゲットからの１バーストの反射のサンプルの
Ｉ、Ｑ成分は、同じターゲットからの次のバーストの反
射のサンプルのＩ、Ｑ成分の複素共役を掛ける。こうし
て、７個のバーストが１つのラインに沿って伝送される
場合、６個の乗算がなされる。それの実数部は虚数部と
同様に平均化される。上述の乗算によって得られた虚数
部の平均値と実数部の平均値との比によって決定される
タンジェントを有する角度は平均（average or mean）
ドップラ周波数に相当するものとして示すことができ、
これは平均速度に変換することができる。
実際には、一組のＩとＱ成分の振幅は、測定対象の粒
子の速度と関係のない因子によって、他のものより大き
くなることがあり、これらは平均値に大きく影響を及ぼ
し、速度に対してかなり大きい誤差を引き起こす。
子の速度と関係のない因子によって、他のものより大き
くなることがあり、これらは平均値に大きく影響を及ぼ
し、速度に対してかなり大きい誤差を引き起こす。
米国特許第4,671,294号（1987年６月９日発行）（対
応日本出願：特開昭62-41645）では、このような問題を
解決しているが、上述したどちらの装置の場合でも、比
較的大きなビット数をもつ乗算器が必要であるという欠
点を有していた。これは、コストを大幅に上昇させ、よ
って、通常の設計においてはビットの数を減らしている
ので、精度の劣化が欠点であった。
応日本出願：特開昭62-41645）では、このような問題を
解決しているが、上述したどちらの装置の場合でも、比
較的大きなビット数をもつ乗算器が必要であるという欠
点を有していた。これは、コストを大幅に上昇させ、よ
って、通常の設計においてはビットの数を減らしている
ので、精度の劣化が欠点であった。
現在では、後者の方法、Brandestini法のいずれが好
適であるか疑問がある。すなわち、状況によっては、一
方が他方よりも優ることがある。
適であるか疑問がある。すなわち、状況によっては、一
方が他方よりも優ることがある。
〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述の問題点を解消し、安価でより
正確な血流等の流体平均速度及び乱流の近似値を導出す
る流体分布検出装置を得ることにある。
正確な血流等の流体平均速度及び乱流の近似値を導出す
る流体分布検出装置を得ることにある。
本願発明によって、現在のバーストに対する成分Ｉ、
Ｑおよび前のバーストに対する成分Ｉ、Ｑから生じる位
相角の変化に対応する速度近似値を導出するためBrande
stini構造を用い、こうして全ての連続バーストから決
定された速度値を加重する（weighting）ための手段を
供給する。加重は、Brandestini法によって達成される
ものと同じ結果、または上記欧州特許に記載された装置
によって達成される結果と同様な結果を得ることができ
る。
Ｑおよび前のバーストに対する成分Ｉ、Ｑから生じる位
相角の変化に対応する速度近似値を導出するためBrande
stini構造を用い、こうして全ての連続バーストから決
定された速度値を加重する（weighting）ための手段を
供給する。加重は、Brandestini法によって達成される
ものと同じ結果、または上記欧州特許に記載された装置
によって達成される結果と同様な結果を得ることができ
る。
本発明の重要な局面として、重みづけ（加重）によっ
て、多くの前もって経験的に推測された要因（アプリオ
リ・ファクタ）を考慮することができる。例えば、変換
器に到達する反射の振幅が反射された変換器からの距離
とともに減少するという事実を補償するために通常用い
られる、時間利得制御TGCによって生じる信号対雑音比
の変化を考慮することが可能になる。
て、多くの前もって経験的に推測された要因（アプリオ
リ・ファクタ）を考慮することができる。例えば、変換
器に到達する反射の振幅が反射された変換器からの距離
とともに減少するという事実を補償するために通常用い
られる、時間利得制御TGCによって生じる信号対雑音比
の変化を考慮することが可能になる。
ドップラ・エコー（反響波）の大きさ及び位相は、各
ターゲットにおいて、隣接する相関サンプルと同じでな
ければならない。それらが顕著に異なる場合、雑音周波
数サンプルのしるしであり、よって、これより導出され
た速度には低レベルの重み（low weight）を与えるべき
である。
ターゲットにおいて、隣接する相関サンプルと同じでな
ければならない。それらが顕著に異なる場合、雑音周波
数サンプルのしるしであり、よって、これより導出され
た速度には低レベルの重み（low weight）を与えるべき
である。
同様に、バーストから導出される位相角の小さな変化
はクラッターを示すもので、低レベルの重みが与えられ
る。
はクラッターを示すもので、低レベルの重みが与えられ
る。
２つのベクトルに対するクロス・パワー項（cross po
wer term）すなわち、２つの大きさの積が低い場合は、
速度近似値は雑音に大きく依存し、低重量が与えられる
べきである。クロス・パワー項が大きい場合は、速度近
似値はクラッタによって支配され、低重量を与えられる
べきである。
wer term）すなわち、２つの大きさの積が低い場合は、
速度近似値は雑音に大きく依存し、低重量が与えられる
べきである。クロス・パワー項が大きい場合は、速度近
似値はクラッタによって支配され、低重量を与えられる
べきである。
本発明に係る流体分布検出装置によって、速度近似値
を加重することを考慮に入れることが可能である他の要
素も存在しうる。
を加重することを考慮に入れることが可能である他の要
素も存在しうる。
本願発明の加重機能（重みづけ機能）の他の重要な使
用として、角度の平均を求める場合、 が所与の値よりも小さいベクトル成分は平均よりを取り
除くことができる。
用として、角度の平均を求める場合、 が所与の値よりも小さいベクトル成分は平均よりを取り
除くことができる。
上述した欧州特許に記載された自己相関システムの利
点は、血液の乱流（blood turbulence）を測定できるこ
とであるが、本願発明は他の以前のファクタを考慮でき
ることより血液の乱流についてより優れた近似が可能と
なる。
点は、血液の乱流（blood turbulence）を測定できるこ
とであるが、本願発明は他の以前のファクタを考慮でき
ることより血液の乱流についてより優れた近似が可能と
なる。
〔発明の実施例〕 第１図において、ベースバンド、RF、IF等の変換器よ
り導出された信号はディジタル直交位相A/Dサンプラ２
に印加され、信号ＩおよびＱを導出する。あるライン
（one line）の信号を次のラインに相当する信号から減
算することによって低周波成分を除去するクラッタ・フ
ィルタ４を通過した後、直交位相信号Ｉ′およびＱ′が
形成される。Brandestiniの教えるところによれば、信
号Ｉ′およびＱ′は、Ｉ′/Q′を導出する手段とタンジ
ェントがＩ′/Q′である角度を与えるROMルックアップ
・テーブルを含むθ（theta）変換装置６に印加され
る。これは、バーストが伝送されたラインに沿った点か
らの反射に対応する信号の全ての直交位相サンプルにつ
いてなされる。θの値はライン・バッファ８にストアさ
れる。θの現在値θｎおよび前のバーストから生じた、
同じターゲットからの対応値θｏは手段10（この手段は
図示するように、θｏとθｎの差を導出し、バースト間
の時間Ｔでそれを割ることによって瞬時のドップラ周波
数に等しい信号Ｆを発生する）に印加される。これらの
値は速度と直接関係する速度に変換する必要はない。各
サンプルに対する信号Ｆは、瞬時速度に比例し、前述の
米国特許に記載されるサーキュラ・アベレージャ（循環
平均器、circular averager）と同様なサーキュラ又は
ベクトル・アベレージャ12に印加される。サーキュラ・
アベレージャ12は、ターゲットからの各反射バーストの
平均周波数Ｆを供給する。
り導出された信号はディジタル直交位相A/Dサンプラ２
に印加され、信号ＩおよびＱを導出する。あるライン
（one line）の信号を次のラインに相当する信号から減
算することによって低周波成分を除去するクラッタ・フ
ィルタ４を通過した後、直交位相信号Ｉ′およびＱ′が
形成される。Brandestiniの教えるところによれば、信
号Ｉ′およびＱ′は、Ｉ′/Q′を導出する手段とタンジ
ェントがＩ′/Q′である角度を与えるROMルックアップ
・テーブルを含むθ（theta）変換装置６に印加され
る。これは、バーストが伝送されたラインに沿った点か
らの反射に対応する信号の全ての直交位相サンプルにつ
いてなされる。θの値はライン・バッファ８にストアさ
れる。θの現在値θｎおよび前のバーストから生じた、
同じターゲットからの対応値θｏは手段10（この手段は
図示するように、θｏとθｎの差を導出し、バースト間
の時間Ｔでそれを割ることによって瞬時のドップラ周波
数に等しい信号Ｆを発生する）に印加される。これらの
値は速度と直接関係する速度に変換する必要はない。各
サンプルに対する信号Ｆは、瞬時速度に比例し、前述の
米国特許に記載されるサーキュラ・アベレージャ（循環
平均器、circular averager）と同様なサーキュラ又は
ベクトル・アベレージャ12に印加される。サーキュラ・
アベレージャ12は、ターゲットからの各反射バーストの
平均周波数Ｆを供給する。
本発明では、信号Ｉ′およびＱ′は、現在のサンプル
の大きさMnに相当する を導出する手段14に印加される。この信号は、加重アル
ゴリズム（weight algorithm）に従がって加重信号Ｗを
発生する手段16に直接印加される。この手段16はROM、
マイクロプロセッサまたは他のハードウェアであること
が可能である。現在の大きさMnの信号もライン・バッフ
ァ18に印加される。ライン・バッファ18の出力は手段16
に印加され、前のバーストから得られた同じターゲット
からのサンプルの大きさMoである。各バーストが伝送さ
れた後の受信増幅器のゲインを増大させるTGC信号等
の、様々な型式のシステム情報も加重アルゴリズムを実
施する手段16に印加される。TGC信号が用いられる場
合、信号対雑音比（S/N比）が減少するので加重信号Ｗ
を経過時間とともに減少させ、速度の近似値をあまり信
頼できないようにする。信号Ｆもまた手段16に印加さ
れ、ゆっくりと移動する組織に対応するより低い周波数
に対して重みＷを小さくする。
の大きさMnに相当する を導出する手段14に印加される。この信号は、加重アル
ゴリズム（weight algorithm）に従がって加重信号Ｗを
発生する手段16に直接印加される。この手段16はROM、
マイクロプロセッサまたは他のハードウェアであること
が可能である。現在の大きさMnの信号もライン・バッフ
ァ18に印加される。ライン・バッファ18の出力は手段16
に印加され、前のバーストから得られた同じターゲット
からのサンプルの大きさMoである。各バーストが伝送さ
れた後の受信増幅器のゲインを増大させるTGC信号等
の、様々な型式のシステム情報も加重アルゴリズムを実
施する手段16に印加される。TGC信号が用いられる場
合、信号対雑音比（S/N比）が減少するので加重信号Ｗ
を経過時間とともに減少させ、速度の近似値をあまり信
頼できないようにする。信号Ｆもまた手段16に印加さ
れ、ゆっくりと移動する組織に対応するより低い周波数
に対して重みＷを小さくする。
手段16によって導出される加重信号Wvは、サーキュラ
又はベクトル・アベレージャ12に印加され、信号Ｆが平
均速度Ｖに及ぼす影響を制御する。アベレージャ12は、
各ターゲットのサンプルに対する重量に関連した信号▲
▼をも供給する。所望の場合、これらの出力は平均
速度空間フィルタ20に印加され隣接ターゲット間のＶの
変化を平滑化する。手段16によって実施された加重アル
ゴリズムが、Mo・Mnに等しい加重信号Wvを与える場合、
ベクトル・アベレージャ12の出力での平均速度Ｖは上記
欧州特許に記載された装置によって得られたものと同じ
になる。他方では、Wvが１に等しい場合は、信号ＶはBr
andestiniによって導出されるものと同じとなる。
又はベクトル・アベレージャ12に印加され、信号Ｆが平
均速度Ｖに及ぼす影響を制御する。アベレージャ12は、
各ターゲットのサンプルに対する重量に関連した信号▲
▼をも供給する。所望の場合、これらの出力は平均
速度空間フィルタ20に印加され隣接ターゲット間のＶの
変化を平滑化する。手段16によって実施された加重アル
ゴリズムが、Mo・Mnに等しい加重信号Wvを与える場合、
ベクトル・アベレージャ12の出力での平均速度Ｖは上記
欧州特許に記載された装置によって得られたものと同じ
になる。他方では、Wvが１に等しい場合は、信号ＶはBr
andestiniによって導出されるものと同じとなる。
手段16によって実行された加重アルゴリズムは、14よ
り供給された新しい大きさMnがあるしきい値以下の場合
にベクトル・アベレージャ12に印加される信号Ｆが何の
影響も与えないように、加重信号Wv＝０とすることがで
きる。
り供給された新しい大きさMnがあるしきい値以下の場合
にベクトル・アベレージャ12に印加される信号Ｆが何の
影響も与えないように、加重信号Wv＝０とすることがで
きる。
本発明の別の局面によれば、近似値を加重ファクタよ
り形成することができる。血液における乱流の程度の表
示を供給するために、周波数パワー・スペクトルの変動
を測定して速度または周波数の“広がり”（spread）の
程度を示すことができる。従来技術によれば、この乱流
の近似値は次の自己相関関数を用いて、時間領域内で計
算することができる。この式で、Ｒ（１）は遅れを有す
るＩ′・Ｑ′信号の自己相関、Ｒ（０）はゼロの遅れを
有する同じ関数、Ｘ（ｋ）＝Ｉ′（ｋ）＋jQ′（ｋ）お
よびＮは所定のターゲットに対するＩ′、Ｑ′サンプル
の数である。
り形成することができる。血液における乱流の程度の表
示を供給するために、周波数パワー・スペクトルの変動
を測定して速度または周波数の“広がり”（spread）の
程度を示すことができる。従来技術によれば、この乱流
の近似値は次の自己相関関数を用いて、時間領域内で計
算することができる。この式で、Ｒ（１）は遅れを有す
るＩ′・Ｑ′信号の自己相関、Ｒ（０）はゼロの遅れを
有する同じ関数、Ｘ（ｋ）＝Ｉ′（ｋ）＋jQ′（ｋ）お
よびＮは所定のターゲットに対するＩ′、Ｑ′サンプル
の数である。
このアルゴリズムの問題は、それが電気的ノイズと真
の粒子乱流を区別できないことである。本発明において
は、自己相関関数の個々のサンプルが事前の情報の使用
を最大化する信頼性基準Wtだけ加重し、電気的ノイズに
支配されるサンプルには加重を小さくすることができる
ようにすることを提案している。このような加重変動は
以下のように表現できる。
の粒子乱流を区別できないことである。本発明において
は、自己相関関数の個々のサンプルが事前の情報の使用
を最大化する信頼性基準Wtだけ加重し、電気的ノイズに
支配されるサンプルには加重を小さくすることができる
ようにすることを提案している。このような加重変動は
以下のように表現できる。
これらの関数は、第１図においてクラッタフィルタ４
の出力に現われるＩ′、Ｑ′および手段16からの加重信
号Wtを乱流検出器22に印加することによって実行され
る。
の出力に現われるＩ′、Ｑ′および手段16からの加重信
号Wtを乱流検出器22に印加することによって実行され
る。
たとえば、TGC信号は回路を用いて所定のサンプルに
対して期待されるべきノイズ・レベルを示す。Ｉ′、
Ｑ′対の大きさがノイズ・レベル以下の場合は、その特
定Ｉ′、Ｑ′対を低く加重し、Wtの特定値が小さくなる
ようにすることが望ましい。他のファクタはWtを決定す
るのに用いることができる。
対して期待されるべきノイズ・レベルを示す。Ｉ′、
Ｑ′対の大きさがノイズ・レベル以下の場合は、その特
定Ｉ′、Ｑ′対を低く加重し、Wtの特定値が小さくなる
ようにすることが望ましい。他のファクタはWtを決定す
るのに用いることができる。
乱流検出器22は（３）式の計算を実施し、加重ファク
タWtの平均▲▼を与える。Ｔおよび▲▼は乱流
に対する表示信号を発生する乱流空間フィルタ24に供
給される。は以外の色で表示でき、本発明の一部で
はない次の処理で、、のいずれが表示されるべき
か、これらのどのような組合せで表示されるべきかが決
定される。
タWtの平均▲▼を与える。Ｔおよび▲▼は乱流
に対する表示信号を発生する乱流空間フィルタ24に供
給される。は以外の色で表示でき、本発明の一部で
はない次の処理で、、のいずれが表示されるべき
か、これらのどのような組合せで表示されるべきかが決
定される。
同じ加重ファクタＷがＦおよび乱流を決定する際に用
いられ、また が任意の選択されたしきい値より大きいか小さいかに応
じて１または０の値を有する本発明の他の実施例を第２
図に示す。速度または乱流の近似値を導出する際には、
Ｉ′、Ｑ′の振幅は無視される。
いられ、また が任意の選択されたしきい値より大きいか小さいかに応
じて１または０の値を有する本発明の他の実施例を第２
図に示す。速度または乱流の近似値を導出する際には、
Ｉ′、Ｑ′の振幅は無視される。
Mn、Moの値は、MnMoがしきい値Ｋより大きいかどうか
を決定するための手段26に印加される。しきい値より大
きい場合は、Ｗ＝１で、そうでない場合はＷ＝０であ
る。ROM10からの出力Ｆは、Ｗ＝１の場合は閉じられ、
Ｗ＝０の場合は開いているスイッチ28に印加される。ス
イッチ28を通過するＦの値は各ターゲットに対するＦの
値の平均値を導出する手段30に印加される。後者の機能
は種々の方法で実行できるが、図示されたように接続さ
れたサーキュラ・アベレージャ32およびラジアル・ライ
ン・バッファ34より成るものとして示されている。第１
図においては、12の出力は第２図の32の出力と同様にＶ
である。各場合におけるＦの加重によって速度近似値に
直接関連した値が導出されるので、Ｖとして表わされ
る。
を決定するための手段26に印加される。しきい値より大
きい場合は、Ｗ＝１で、そうでない場合はＷ＝０であ
る。ROM10からの出力Ｆは、Ｗ＝１の場合は閉じられ、
Ｗ＝０の場合は開いているスイッチ28に印加される。ス
イッチ28を通過するＦの値は各ターゲットに対するＦの
値の平均値を導出する手段30に印加される。後者の機能
は種々の方法で実行できるが、図示されたように接続さ
れたサーキュラ・アベレージャ32およびラジアル・ライ
ン・バッファ34より成るものとして示されている。第１
図においては、12の出力は第２図の32の出力と同様にＶ
である。各場合におけるＦの加重によって速度近似値に
直接関連した値が導出されるので、Ｖとして表わされ
る。
30の出力での信号Ｖは、隣接ターゲットの速度近似値
Ｖを平均化し、各ターゲットに対して用いられるを発
生する空間フィルタ36に印加される。
Ｖを平均化し、各ターゲットに対して用いられるを発
生する空間フィルタ36に印加される。
第２図において、乱流はＷおよびＦをラジアル・ライ
ン・バッファ38に印加することによって決定され、した
がって、ラジアル・ラインに沿って各ターゲットに対す
る全てのＦの値が得られる。同様のことが０または１の
重量Ｗについてもなされる。ROM40は各ターゲットに対
するＦおよびＷの全ての値を読み、そこから、たとえ
ば、以下のような式に従って、そのターゲットに対する
乱流近似値Ｔを導出する。
ン・バッファ38に印加することによって決定され、した
がって、ラジアル・ラインに沿って各ターゲットに対す
る全てのＦの値が得られる。同様のことが０または１の
重量Ｗについてもなされる。ROM40は各ターゲットに対
するＦおよびＷの全ての値を読み、そこから、たとえ
ば、以下のような式に従って、そのターゲットに対する
乱流近似値Ｔを導出する。
ｉの値は各ターゲットに対して異なるＦの値およびＷ
の値に対応する。40の出力での信号Ｔは、隣接ターゲッ
トに対する乱流近似値Ｔを平均化する空間フィルタ36に
印加され、各ターゲットに対して用いられるを発生す
る。
の値に対応する。40の出力での信号Ｔは、隣接ターゲッ
トに対する乱流近似値Ｔを平均化する空間フィルタ36に
印加され、各ターゲットに対して用いられるを発生す
る。
（４）式は、同じ大きさを持つように仮定されたとき
のＦのベクトル和とベクトルの数の比を導く。これは実
際にはベクトルＦの実際の振幅を無視している。Ｆは、
それが２つの角度の差より求められることよりベクトル
と考えることができ、角度の差（difference angle）で
の大きさ１を有するベクトルとして表わすことができ
る。Ｆをベクトルと考えることは、瞬時周波数が、パル
ス・ドップラ・システムに応用されたナイキスト定理に
よって決定された所与範囲に限定されることを意味す
る。
のＦのベクトル和とベクトルの数の比を導く。これは実
際にはベクトルＦの実際の振幅を無視している。Ｆは、
それが２つの角度の差より求められることよりベクトル
と考えることができ、角度の差（difference angle）で
の大きさ１を有するベクトルとして表わすことができ
る。Ｆをベクトルと考えることは、瞬時周波数が、パル
ス・ドップラ・システムに応用されたナイキスト定理に
よって決定された所与範囲に限定されることを意味す
る。
乱流は、たとえばＦの分散σ２を決定できる他の方法
で計算できるけれども、重要なことは、現在の条件に関
連した加重ファクタを用いることである。
で計算できるけれども、重要なことは、現在の条件に関
連した加重ファクタを用いることである。
変換器周波数、サンプルの深さ、ポケットの長さ、伝
送パワー、フォーカス位置や他のシステムパラメータを
用いてデータが重く加重されるべきか、軽く加重される
べきか、それとも全く加重されないべきかどうか決定す
ることも可能である。
送パワー、フォーカス位置や他のシステムパラメータを
用いてデータが重く加重されるべきか、軽く加重される
べきか、それとも全く加重されないべきかどうか決定す
ることも可能である。
以上説明したように、本発明では、加重アルゴリズム
（weight algorithm）を利用することによって、従来で
は除外することが困難であった様様な雑音成分を含まな
い、より正確な血流等の流動体の平均速度及び乱流程度
の近似値を得ることができる。
（weight algorithm）を利用することによって、従来で
は除外することが困難であった様様な雑音成分を含まな
い、より正確な血流等の流動体の平均速度及び乱流程度
の近似値を得ることができる。
第１図は、本願発明の一実施例である流体分布検出装置
のブロック図。 第２図は、他の実施例である流体分布検出装置のブロッ
ク図。 2:A/Dサンプラ、4:クラッタ・フィルタ、6:θ変換装
置、8,18:ライン・バッファ、16:加重アルゴリズム、1
2:サーキュラまたはベクトル・アベレージャ、22:乱流
検出器、20,24,36:空間フィルタ、28:スイッチ。
のブロック図。 第２図は、他の実施例である流体分布検出装置のブロッ
ク図。 2:A/Dサンプラ、4:クラッタ・フィルタ、6:θ変換装
置、8,18:ライン・バッファ、16:加重アルゴリズム、1
2:サーキュラまたはベクトル・アベレージャ、22:乱流
検出器、20,24,36:空間フィルタ、28:スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステフン・イー・リンカーン アメリカ合衆国マセシューセッツ州ボッ クスフォード スプルースウッド・サー クル（番地なし) (72)発明者 カール・シエレ アメリカ合衆国マセシューセッツ州メチ ューン チャールズ・ストリート・９ (72)発明者 ポール・エー・マグニン アメリカ合衆国マセシューセッツ州アン ドオーバー グレイバーチ・ロード・23 (56)参考文献 特開 昭62−16746（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−119929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−96233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−34434（ＪＰ，Ａ) 米国特許4542657（ＵＳ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】複数のバーストよりなる超音波搬送波が所
与のターゲットに送信され、前記ターゲットからの反射
波の各バーストより得られた複素数成分に相当する直交
成分に応じて流体流の速度を表わす信号と乱流を表わす
信号を導出するパルス・ドプラ型流体分布検出装置にお
いて、 前記直交成分が印加される入力回路と、 前記入力回路と連結し、前記直交成分より求められる角
度を表わす第１の信号を導き出す手段と、 前記第１の信号を導出する手段と連結し、前記第１の信
号から後続のバーストから求められた角度との差より瞬
時ドプラ周波数に相当する第２の信号を導き出す手段
と、 前記第２の信号に対して雑音成分による影響を最小化す
るための加重因子を与える手段と、 予め決められた範囲の複数の前記第２の信号と前記加重
因子印加手段より与えられた第１の加重因子より流体流
の平均速度を表わす第３の信号を導き出す手段と、 予め決められた範囲の複数の前記第２の信号と前記加重
因子印加手段より与えられた第２の加重因子により流体
流の乱流を表わす第４の信号を導き出す手段とを具備す
ることを特徴とするパルス・ドプラ型流体分布検出装
置。 - 【請求項２】前記第３及び第４の信号の導出に用いられ
る前記第１と第２の加重因子は異なるものであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパルス・ドプラ
型流体分布検出装置。 - 【請求項３】前記第３及び第４の信号の導出に用いられ
る前記第１と第２の加重因子は同じものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のパルス・ドプラ型
流体分布検出装置。 - 【請求項４】前記加重因子印加手段は、前記直交成分の
ベクトルの大きさに基づいて決定される加重因子を供給
す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・ドプラ型流体分布装置。 - 【請求項５】前記加重因子印加手段は、前記直交成分の
ベクトルの大きさと後続のバーストから求められた直交
成分のベクトルの大きさとの積に基づいて決定させる加
重因子を供給することを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載のパルス・ドプラ型流体分布装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載のパルス・ドプ
ラ型流体分布検出装置において、前記直交成分のベクト
ルの大きさの積が予め決められたしきい値より大きい場
合、前記加重因子を１とし、小さい場合には０とするこ
とを特徴とするパルス・ドプラ型流体分布検出装置。 - 【請求項７】前記加重因子印加手段は、瞬時ドプラ周波
数に相当する前記第２の信号に基づいて決定される加重
因子を供給す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・ドプラ型流体分布検出装置。 - 【請求項８】前記加重因子印加手段は、時間の経過とと
もに前記加重因子の値を変化させ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・ドプラ型流体分布検
出装置。 - 【請求項９】前記加重因子印加手段は、パルス・ドプラ
型流体分布検出装置の時間利得制御信号に基づいて決定
される加重因子を供給す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・ドプラ型流体分布検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US926078 | 1986-11-03 | ||
| US06/926,078 US4790323A (en) | 1986-11-03 | 1986-11-03 | Flow imaging detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63238855A JPS63238855A (ja) | 1988-10-04 |
| JP2637439B2 true JP2637439B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=25452719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62278122A Expired - Lifetime JP2637439B2 (ja) | 1986-11-03 | 1987-11-02 | 流体分布検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4790323A (ja) |
| EP (1) | EP0266998B1 (ja) |
| JP (1) | JP2637439B2 (ja) |
| DE (1) | DE3786525T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5020374A (en) * | 1989-11-17 | 1991-06-04 | Ads Environmental Services, Inc. | Velocity measurement system |
| US4850364A (en) * | 1987-11-12 | 1989-07-25 | Hewlett-Packard Company | Medical ultrasound imaging system with velocity-dependent rejection filtering |
| JPH07106202B2 (ja) * | 1988-12-21 | 1995-11-15 | 松下電器産業株式会社 | 超音波ドップラ血流計 |
| US5318595A (en) * | 1989-09-25 | 1994-06-07 | Ferek Petric Bozidar | Pacing method and system for blood flow velocity measurement and regulation of heart stimulating signals based on blood flow velocity |
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| US5188112A (en) * | 1989-11-27 | 1993-02-23 | Acoustic Imaging Technologies Corporation | Ultrasonic Doppler imaging systems with improved flow sensitivity |
| US5058594A (en) * | 1990-08-29 | 1991-10-22 | Quantum Medical Systems, Incorporated | Direct velocity estimator for ultrasound blood flow imaging |
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| US5197477A (en) * | 1990-10-12 | 1993-03-30 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Ultrasonic doppler flow measurement system with tissue motion discrimination |
| US5271408A (en) * | 1991-03-25 | 1993-12-21 | Siemens Elema Ab | Hydrodynamic system for blood flow measurement |
| US5371686A (en) * | 1992-03-30 | 1994-12-06 | Isco, Inc. | Ultrasonic fluid velocity measuring system |
| US5386830A (en) * | 1993-10-25 | 1995-02-07 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Ultrasonic pulsed doppler flow measurement system with two dimensional autocorrelation processing |
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| US5808195A (en) * | 1997-05-21 | 1998-09-15 | Ads Environmental Services | Arrangement for determining liquid velocity versus depth utilizing historical data |
| GB2355529B (en) | 1999-07-28 | 2004-01-28 | Furuno Electric Co | Signal processing method and apparatus,and sonar systems |
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| US8014851B2 (en) * | 2006-09-26 | 2011-09-06 | Cameron Health, Inc. | Signal analysis in implantable cardiac treatment devices |
| WO2021217658A1 (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | 血流向量速度、血流频谱的处理方法及超声设备 |
| CN113447671B (zh) * | 2021-07-15 | 2022-09-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 基于高低频超声波的巷道断面风速检测方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3484586D1 (de) * | 1983-08-24 | 1991-06-20 | Cgr Ultrasonic | Verfahren zum messen von stroemungsparametern eines fliessfaehigen mediums und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens. |
| US4542657A (en) * | 1983-08-26 | 1985-09-24 | General Electric Company | Time domain technique to determine mean frequency |
| US4612937A (en) * | 1983-11-10 | 1986-09-23 | Siemens Medical Laboratories, Inc. | Ultrasound diagnostic apparatus |
| JPS60119929A (ja) * | 1983-12-05 | 1985-06-27 | アロカ株式会社 | 超音波診断装置 |
| FR2562675B1 (fr) * | 1984-04-06 | 1989-10-13 | Cgr Ultrasonic | Procede de levee d'ambiguite de la mesure par effet doppler de la vitesse d'un mobile |
| NL8402588A (nl) * | 1984-08-24 | 1986-03-17 | Stichting Speurwerk Baggertech | Inrichting voor het bepalen van de stroomsnelheid in een stromend medium, onder gebruikmaking van het akoestische doppler-effect. |
| US4671294A (en) * | 1985-08-14 | 1987-06-09 | Hewlett-Packard Company | Pulsed doppler flow mapping apparatus |
-
1986
- 1986-11-03 US US06/926,078 patent/US4790323A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62278122A patent/JP2637439B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-03 EP EP87309701A patent/EP0266998B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-03 DE DE87309701T patent/DE3786525T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| EP0266998A2 (en) | 1988-05-11 |
| EP0266998B1 (en) | 1993-07-14 |
| DE3786525D1 (de) | 1993-08-19 |
| EP0266998A3 (en) | 1989-07-12 |
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| DE3786525T2 (de) | 1994-02-17 |
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