JP2704414B2 - Pulse Doppler measurement device - Google Patents

Pulse Doppler measurement device

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JP2704414B2
JP2704414B2 JP21075888A JP21075888A JP2704414B2 JP 2704414 B2 JP2704414 B2 JP 2704414B2 JP 21075888 A JP21075888 A JP 21075888A JP 21075888 A JP21075888 A JP 21075888A JP 2704414 B2 JP2704414 B2 JP 2704414B2
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phase
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景義 片倉
俊雄 小川
聡 玉野
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はパルスドプラ計測装置に関し、特に超音波に
より物体の速度を検出する装置、例えば、生体内の血流
速度をリアルタイムで測定する場合に、高い信号対雑音
比で計測が可能なパルスドプラ計測装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulse Doppler measuring device, and particularly to a device for detecting the speed of an object by ultrasonic waves, for example, when measuring the blood flow speed in a living body in real time, The present invention relates to a pulse Doppler measurement device capable of measuring with a high signal-to-noise ratio.

[従来の技術] 音波のドプラ効果により物体の流速を知る装置として
は、従来から種々のものが知られている。特に、パルス
ドプラ法を用いる装置(例えば、「日本音響学会誌」第
29巻第6号(1973年)pp351〜352参照)では、超音波パ
ルス(pulsed continuous wave)を繰り返し送波し、受
波信号に計測部位までの距離に対応したタイムゲートを
かけることにより、測定部位を特定することが可能であ
ることが知られている。
[Prior Art] Various devices have been known as devices for knowing the flow velocity of an object by the Doppler effect of sound waves. In particular, an apparatus using the pulsed Doppler method (for example,
In Vol. 29, No. 6, 1973 (pp. 351-352), measurement is performed by repeatedly transmitting an ultrasonic pulse (pulsed continuous wave) and applying a time gate to the received signal corresponding to the distance to the measurement site. It is known that a site can be specified.

従来の超音波ドプラ血流計装置として、例えば、特開
昭58−188433号公報,同60−119929号公報,同61−2552
7号公報に開示されている如く、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、血液の流れの方向と超音波送信方向と
のなす角度をθ、血流の速度をvとしたときv cosθを
測定することにより、血流を計測する装置が知られてい
る。
Conventional ultrasonic Doppler blood flow meters are disclosed in, for example, JP-A-58-188433, JP-A-60-119929, and JP-A-61-2552.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 7, transmitting ultrasonic waves toward blood vessels, measuring the Doppler shift frequency of ultrasonic waves reflected by blood in the blood vessels, the direction of blood flow and the ultrasonic transmission direction An apparatus is known that measures blood flow by measuring v cos θ when an angle formed by θ and v is a blood flow velocity.

[発明が解決しようとする課題] 上述の如く、ドプラ周波数を測定することにより、物
体または血流等の速度を知ることが可能である。ところ
が、人体内の血流を計測するには、血管壁,心臓壁等の
壁の動きと血流とを分離するため、MTI(固定物除去)
フィルタを用いる必要がある。このMTIフィルタにより
血流速度が遅い場合、ドプラ信号の利得が低下するた
め、ドプラ速度計測部に誤差をもたらし、真の血流速度
とは異なる速度として測定するという問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, by measuring the Doppler frequency, it is possible to know the speed of an object or blood flow. However, in order to measure the blood flow in the human body, MTI (fixed object removal) is used to separate the blood flow from the movement of the blood vessel wall and heart wall.
It is necessary to use a filter. If the blood flow velocity is low due to the MTI filter, the gain of the Doppler signal decreases, causing an error in the Doppler velocity measurement unit, and there is a problem in that the velocity is measured as a velocity different from the true blood velocity.

以下、これにつき、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, this will be described with reference to the drawings.

第3図は、従来の、各種のドプラ計測装置の特性を示
すものであり、横軸は真の血流速度に対応する入力位
相、縦軸は測定された速度に対応する出力位相であり、
シミュレーションにより得た結果である。その際、ドプ
ラ信号である位相比較器の出力信号のモデルとして、 Xn=Anexp(jωdt)+Bn(Wn′+jWn″) を用いている。但し、ここで位相雑音Wn′,Wn″は白色
雑音であるとし、正規分布N(0,1)に従う正規乱数を
用いている。
FIG. 3 shows the characteristics of various conventional Doppler measuring devices, in which the horizontal axis represents the input phase corresponding to the true blood flow velocity, and the vertical axis represents the output phase corresponding to the measured velocity.
It is a result obtained by simulation. At that time, as a model of the output signal of the phase comparator is a Doppler signal, using a X n = A n exp (jω d t) + B n (W n '+ jW n "). However, where the phase noise W n ′, W n ″ is white noise, and a normal random number according to a normal distribution N (0, 1) is used.

Wn″はWn′とは乱数の初期値を違えて発生させること
により、無相関のものを用いている。この雑音の発生要
因としては、血流の微視的な変動による反射信号の毎回
ごとの変化や、音波の伝播過程における組織の不均一さ
から生ずる音響的雑音と、測定装置における信号増幅に
用いている増幅器における電気的雑音等を考慮してい
る。なお、Wn′は実部における雑音、Wn″は虚数部にお
ける雑音を表わしている。なお、ωはドプラ周波数で
ある。
W n ″ is different from W n ′ by generating an initial value of a random number differently, so that it is uncorrelated. This noise is generated by a reflected signal due to a microscopic fluctuation of blood flow. Consideration is given to the acoustic noise caused by the change every time, the non-uniformity of the tissue in the propagation process of the sound wave, the electric noise in the amplifier used for the signal amplification in the measuring device, etc. W n ′ is The noise in the real part, W n ″, represents the noise in the imaginary part. Note that ω d is the Doppler frequency.

例えば、米国特許第4583409号に示される自己相関法
と呼ばれる種類の従来のパルスドプラ計測では、低速血
流に対しては誤差を生じ、真の速度と大きく異なる速度
が推定されるという問題があったことは前述の通りであ
る。この理由は、自己相関法において、ドプラ信号同志
の位相差を検出する際に生じるものである。すなわち、
パルスくり返し同期ごとにMTIを介して得たドプラ信号
同志の自己相関をとって得た位相差ベクトルを加算する
演算において、雑音振幅Bnが小さい(Bn≪1)ときに
は、位相差ベクトルの位相項において、雑音が互いに打
消し合う効果がある。そのため、位相差ωdT(T=tn+1
−tn)が正確に求まるが、雑音振幅Bnが大きい(Bn
1)ときには、位相項において雑音が打消されず、加算
増大するため、位相差が (Nは加算回数)となり、不正確なものとなる。また、
位相差ベクトルを加算するのに代えて、ドプラ信号位相
(角度)を検出し、毎回の計測くり返しごとの角度差Δ
θを得、その角度差をcos成分、sin成分に分け、この2
成分を加算平均した後に2成分の示す位相差を求める2
軸成分法と呼ばれる方法(特開昭63−84553号)におい
ても、上記の自己相関法と全く同様の誤差が生じる。第
3図はこれら自己相関法もしくは2軸成文法における計
測速度に対応する出力位相を真の血流速度に対応する入
力位相に対して前述のシミュレーションで求めた曲線で
あり、低速領域にて大きな検出誤差があることが明らか
にされている。
For example, in the conventional pulsed Doppler measurement of the type called autocorrelation method shown in U.S. Pat.No. 4,583,409, there was a problem that an error was generated for a low-speed blood flow, and a speed that was significantly different from the true speed was estimated. This is as described above. The reason for this is that the autocorrelation method occurs when detecting the phase difference between Doppler signals. That is,
In the operation of adding the phase difference vector obtained by taking the autocorrelation of the Doppler signals obtained via the MTI at each pulse repetition synchronization, when the noise amplitude B n is small (B n ≪1), the phase of the phase difference vector The term has the effect that noise cancels each other out. Therefore, the phase difference ω d T (T = t n + 1
−t n ) is accurately obtained, but the noise amplitude B n is large (B n
1) Sometimes, the noise is not canceled in the phase term and the addition increases, so that the phase difference is (N is the number of additions), which is inaccurate. Also,
Instead of adding the phase difference vector, the Doppler signal phase (angle) is detected, and the angle difference Δ
θ, and the angle difference is divided into a cos component and a sin component.
After averaging the components, find the phase difference represented by the two components 2
In the method called the axial component method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-84553), an error exactly the same as that in the autocorrelation method described above occurs. FIG. 3 is a curve in which the output phase corresponding to the measurement speed in the autocorrelation method or the two-axis synthetic grammar is obtained by the above-described simulation with respect to the input phase corresponding to the true blood flow speed. It is clear that there is an error.

一方、計測くり返しごとのドプラ信号の位相差を得、
この位相差の値を直接複数回加算して平均化した位相差
を得、これを速度に変換する方法が1978ウルトラソニッ
クス・シンポジウム・プロシーディングス(Ultrasonic
Symposium Proceedings)第348〜352頁に示されてい
る。以下これを位相差平均法と呼ぶ。この方法では、真
の血流速度に対応する位相差がπもしくは−π近くであ
れば、雑音による検出位相差の変動により毎回の検出位
相差はπもしくは−πを越える場合が生じ、πおよび−
πにおける値の折り返しにより加算総和がゼロ付近にな
る現象が生じる。したがって高速領域における計測範囲
が限られているとの欠点を有する。
On the other hand, the phase difference of the Doppler signal for each measurement
A method of directly adding the value of the phase difference a plurality of times to obtain an averaged phase difference and converting the averaged speed into a speed is disclosed in the 1978 Ultrasonics Symposium Proceedings (Ultrasonics).
Symposium Proceedings) at pages 348-352. Hereinafter, this is called a phase difference averaging method. In this method, if the phase difference corresponding to the true blood flow velocity is close to π or −π, the detected phase difference may exceed π or −π every time due to the fluctuation of the detected phase difference due to noise. −
A phenomenon occurs in which the summation becomes close to zero due to the folding of the value at π. Therefore, there is a disadvantage that the measurement range in the high-speed region is limited.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは高速領域にも十分な計測範囲を有し、か
つ低速領域における雑音による測定誤差の少ないパルス
ドプラ流速計を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a pulse Doppler velocimeter having a sufficient measurement range even in a high-speed region and having a small measurement error due to noise in a low-speed region.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明のパルスドプラ計測
装置は、低速の物体を測定するには、位相差平均法、中
高速の物体を測定するには自己相関法の出力を用いる。
すなわち、順次得られる位相ベクトル信号同志の自己相
関を取り、得られる位相差ベクトルを複数回加算し、加
算された位相差ベクトルの偏角を算出する自己相関法に
よる第1の位相差検出手段と、順次得られる位相ベクト
ル信号同志の位相差を複数回加算する位相差平均法によ
る第2の位相差検出手段と、第1,第2の位相差検出手段
の出力の一方を選択する手段を有する。上記選択する手
段は、第1の位相差検出手段の出力が所定の閾値より小
さな場合には第2の位相差検出力を選択して血流速度と
する。また上記閾値を越えた場合にはその第1の位相差
検出手段の出力を血流速度とする。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the pulse Doppler measuring apparatus of the present invention uses a phase difference averaging method for measuring low-speed objects and an autocorrelation method for measuring medium-high-speed objects. Use the output of
That is, a first phase difference detection means based on an autocorrelation method for taking autocorrelation of sequentially obtained phase vector signals, adding the obtained phase difference vectors a plurality of times, and calculating the argument of the added phase difference vector. A phase difference averaging method for adding a plurality of phase differences between sequentially obtained phase vector signals a plurality of times, and a means for selecting one of the outputs of the first and second phase difference detection means. . The selecting means selects the second phase difference detection force as the blood flow velocity when the output of the first phase difference detecting means is smaller than a predetermined threshold. When the threshold value is exceeded, the output of the first phase difference detecting means is used as the blood flow velocity.

また本発明の別の特徴によれば、上記構成に加えて更
に上記位相差ベクトルの示す速度の分散を検出する手段
と、反射信号の反射強度を検出する手段とを備え、これ
らの速度分散、及び反射強度をも血流速度決定のパラメ
ータとする。すなわち速度分散、反射強度がともにある
閾値より大きい場合は、乱流の状態であるので上記第1
の位相差検出手段の出力を血流速度として選択し、速度
分散が閾値より大、反射強度が閾値より小の場合は速度
ゼロ、もしくは不定とする。
According to another feature of the present invention, in addition to the above configuration, further comprising a unit for detecting a variance of the speed indicated by the phase difference vector, and a unit for detecting a reflection intensity of a reflected signal, these speed variances, And the reflection intensity are also used as parameters for determining the blood flow velocity. That is, when both the velocity dispersion and the reflection intensity are larger than a certain threshold value, it is a turbulent state, so that the first
Is selected as the blood flow velocity, and if the velocity variance is larger than the threshold and the reflection intensity is smaller than the threshold, the velocity is set to zero or undefined.

[作用] 本発明では、中高速の物体については、従来の自己相
関法の利点を生かし、従来どうりの速度の計測が可能で
ある。低速の物体については、位相差平均法による位相
差の演算値を用いるので、雑音成分が1/N(N:加算回
数)倍に抑圧されるため、高SNの高速計測が達成され
る。速度零近辺においては、出力値を零又は空白として
出力するので、誤表示が無くなる。
[Operation] In the present invention, for a medium-to-high-speed object, it is possible to measure the speed as in the past by taking advantage of the conventional autocorrelation method. For a low-speed object, the calculated value of the phase difference by the phase difference averaging method is used, so that the noise component is suppressed to 1 / N (N: the number of additions) times, and high-speed measurement with high SN is achieved. In the vicinity of the speed zero, the output value is output as zero or blank, so that there is no erroneous display.

[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
Hereinafter, an embodiment 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パルスドプラ計測装
置のブロック構成図である。図において、8は超音波ト
ランスデューサ、2は送波回路、3は受波回路、4は位
相比較器、5はA/D変換器、6はMTIフィルタ、7は速度
演算検出部を示している。
FIG. 1 is a block diagram showing a pulse Doppler measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 8 is an ultrasonic transducer, 2 is a transmitting circuit, 3 is a receiving circuit, 4 is a phase comparator, 5 is an A / D converter, 6 is an MTI filter, and 7 is a speed calculation detecting unit. .

本実施例に示すパルスドプラ計測装置は、信号対雑音
比が向上する位相差平均法を基本とし、ドプラ速度の小
さいときは位相差平均法の出力、ドプラ速度が中以上の
とき、自己相関法の出力を選択することを特徴とする。
その動作の概要は、以下の通りである。
The pulse Doppler measuring apparatus shown in the present embodiment is based on the phase difference averaging method in which the signal-to-noise ratio is improved.When the Doppler speed is small, the output of the phase difference averaging method is used. The output is selected.
The outline of the operation is as follows.

送波回路2で送出された超音波パルスを、超音波トラ
ンスデューサ1から反射物体11に向けて、等間隔Tで繰
り返し送波する。反射物体11により反射された超音波パ
ルスは、受波回路3により受波され、位相比較器4にお
いて、参照信号 α=Acosω0t と、 α′=Asinω0t との位相比較が行われ、それぞれの出力VR,VIが得られ
る。
The ultrasonic pulse transmitted by the transmission circuit 2 is repeatedly transmitted at equal intervals T from the ultrasonic transducer 1 to the reflecting object 11. The ultrasonic pulse reflected by the reflecting object 11 is received by the receiving circuit 3, and the phase comparator 4 compares the phases of the reference signals α = Acosω 0 t and α ′ = Asinω 0 t, The respective outputs V R and V I are obtained.

今、反射体11についての位相比較器4の出力をVRn,V
In(ここで、n=1,2,……)と表わすと、VRn,VInは次
式で示すことができる。
Now, let the output of the phase comparator 4 for the reflector 11 be V Rn , V
In (where n = 1, 2,...), V Rn and V In can be represented by the following equations.

VRn=Ancosθ (1) VIn=Ansinθ (2) 簡単のため、上式(1),(2)を次式でまとめて、
下記の如く記述するものとする。
V Rn = A n cos θ n (1) V In = A n sin θ n (2) For simplicity, the above equations (1) and (2) are summarized by the following equation.
It shall be described as follows.

Vn′=Anexp(jθ) (3) Vn′はA/D変換器の出力である。Vn′がMTIフィルタ6
に入力されると、MTIフィルタ6の出力Vnを得る。MITフ
ィルタが一次差分回路なので、 Vn=Vn′−Vn-1′ (4) である。以後、Vnを位相ベクトルと呼ぶ。
V n ′ = A n exp (jθ n ) (3) V n ′ is the output of the A / D converter. V n ′ is the MTI filter 6
It is input to obtain an output V n of the MTI filter 6. Since MIT filter is the primary difference circuit, a V n = V n '-V n -1' (4). Thereafter, the V n is called a phase vector.

自己相関器(位相差検出器)701に、まず位相ベクト
ルが入力される。自己相関器701では位相ベクトルVn
一時刻前のベクトルVn-1の複数共役ベクトルであるVn-1
との複素乗算が実施される。複素乗算の結果出力をYn
とすると、Ynは次式で示される。
First, a phase vector is input to an autocorrelator (phase difference detector) 701. Autocorrelator 701 V n-1 is a complex conjugate vector of the phase vector V n and one unit time before vector V n-1 in
A complex multiplication with * is performed. Output the result of complex multiplication as Y n
Then, Y n is represented by the following equation.

Yn=Vn・Vn-1 =Rn+jIn (5) 複素加算器702は、自己相関器701の出力であるRn+jI
nを任意回数、加算平均する。その結果出力をR+jIで
示すと、R+jIは次式で示される。
Y n = V n · V n -1 * = R n + jI n (5) complex adder 702, R n + jI which is the output of the autocorrelator 701
n is averaged an arbitrary number of times. When the resulting output is represented by R + jI, R + jI is represented by the following equation.

ATANメモリ703は複素加算器の出力R+jIを偏角Δθ
に変換する。以上は自己相関法による連度演算の主た
る構成である。
The ATAN memory 703 converts the output R + jI of the complex adder into the argument Δθ
Convert to A. The above is the main configuration of the consecutiveness calculation by the autocorrelation method.

つぎに速度分散を検出する部分を説明する。自己相関
器701の出力Rn+jInをATANメモリ704に入力することに
より、偏角ΔθAnが出力される。分散演算器705は、ATA
Nメモリ703の出力すなわち速度の平均値Δθと個々の
偏角ΔθAnから速度分散σ2 sを算出し、出力する。
Next, a portion for detecting the velocity dispersion will be described. By inputting the output R n + jI n autocorrelator 701 ATAN memory 704, the deflection angle [Delta] [theta] An is output. Distributed arithmetic unit 705 is ATA
The speed variance σ 2 s is calculated and output from the output of the N memory 703, that is, the average value Δθ A of the speed and the individual deviations Δθ An .

一方パワー演算器706はVnの実部VRnと虚数部VInとの
自乗和を演算検出後、更に任意回それらを加算する。加
算結果をPsとすればPsは次式で示される。
On the other hand, the power calculator 706 calculates and calculates the sum of squares of the real part V Rn and the imaginary part V In of V n , and further adds them arbitrarily. P s when the addition result P s is given by the following equation.

Psは選択器710へ入力される。 P s is input to selector 710.

速度演算部7において、点線で示した部分が今回追加
された回路を示している。それらは位相差平均法による
速度演算部(707,708,709,713,714)と選択器709から成
る。位相差平均法は高SNで速度の計測可能な方法であ
る。位相差平均法ではまず、位相ベクトルVnをATANメモ
リ707に入力することにより偏角θの結果出力を得
る。遅延器713と加算器714とにより、現在の偏角θ
一時刻前の偏角θn-1との差出力が得られる。加算器714
の出力をΔθとおけば、Δθは次式で示される。
In the speed calculation unit 7, a portion indicated by a dotted line indicates a circuit added this time. They consist of a speed calculator (707, 708, 709, 713, 714) based on the phase difference averaging method and a selector 709. The phase difference averaging method is a method capable of measuring a speed at a high SN. In the phase difference averaging method, first, a phase vector V n is input to the ATAN memory 707 to obtain a result output of the argument θ n . By a delay unit 713 and the adder 714, differential output between the deflection angle theta n-1 before the current argument theta n and a time instant is obtained. Adder 714
If you put the output of the [Delta] [theta] n, [Delta] [theta] n is expressed by the following equation.

Δθ=θ−θn-1 (8) 加算器708はΔθを任意回加算する。加算器708の出
力をΔθとおけば、Δθは次式で示される。
Δθ n = θ nn-1 (8) The adder 708 adds Δθ n arbitrarily. If you put the output of the adder 708 and [Delta] [theta] T, [Delta] [theta] T is expressed by the following equation.

Δθは位相差平均法により検出された偏角であり、
物体の速度に対応する。Δθは選択器709へ入力され
る。
Δθ T is the argument detected by the phase difference averaging method,
Corresponds to the speed of the object. Δθ T is input to selector 709.

選択器709においては、自己相関法により得た偏角
(平均位相差)ΔθA,角度分散σと、パワー演算器70
6により得た反射強度PSをパラメータとし血流速度 としてΔθかΔθかのいずれを選択するかを判別す
る演算が実施される。第2図に選択アルゴリズムのPAD
フローチャート(以後PADと略称する)を示したのでそ
れに従い説明する。σは角度分散の閾値であり、まず
σがσより小さいかどうか判定される。真(YES
ならば、つぎにΔθの絶対値が角度の閾値θαより小
かどうか判定される。真ならば、Δθを血流速度と
し、偽ならば、Δθを血流速度と決定する。又σ
σより大または等しい場合、反射強度PSが反射強度の
閾値より大かどうか判定される。真ならば、Δθを血
流速度とし、偽ならば血流速度はブランク(値なし)又
は速度零と決定される。Δθと判定される場合、その
血流は低速度、Δθと判定される場合、その血流は、
中高速度か乱流、ブランク又は零と判定される場合は、
雑音(装置の電気雑音か音響雑音)を想定している。三
つの閾値σCαPnは操作パネル上から変更可能であ
る。σの値としては66゜ないし86゜を用いる。MTIフ
ィルタが一次の場合σとしては、約76゜が適当であ
り、MTIフィルタの次数に応じて変更する。θαとして
はπ/3〜π/2(60゜〜90゜)の範囲内の角度が適当であ
る。Pnは装置の電気雑音パワー等の測定で決まる数値で
ある。
In the selector 709, the declination (average phase difference) Δθ A and the angular variance σ S obtained by the autocorrelation method, and the power calculator 70
Blood flow velocity to the reflection intensity P S obtained by 6 parameters Is performed to determine whether to select Δθ T or Δθ A. Figure 2 shows the PAD of the selection algorithm.
A flowchart (hereinafter abbreviated as PAD) is shown, and the description will be made accordingly. σ C is a threshold value of the angle variance, and it is first determined whether σ S is smaller than σ C. True (Y ES )
If the absolute value of the next [Delta] [theta] A is determined whether less than a threshold theta alpha angle. If true, Δθ T is determined as the blood flow velocity, and if false, Δθ A is determined as the blood flow velocity. If σ S is greater than or equal to σ C , it is determined whether the reflection intensity P S is greater than the reflection intensity threshold. If true, Δθ A is the blood flow velocity; if false, the blood flow velocity is determined to be blank (no value) or zero velocity. When determined as Δθ T , the blood flow is at a low velocity, and when determined as Δθ A , the blood flow is
If it is judged as medium or high speed, turbulent, blank or zero,
Noise (electrical or acoustic noise of the device) is assumed. The three thresholds σ C , θ α Pn can be changed from the operation panel. 66 ° to 86 ° is used as the value of σ C. When the MTI filter is of the first order, approximately 76 ° is appropriate as σ C and is changed according to the order of the MTI filter. The theta alpha is appropriate angle in a range of π / 3~π / 2 (60 ° to 90 °). Pn is a numerical value determined by measuring the electrical noise power of the device.

選択器709は上記選択アルゴリズムを介さず、操作パ
ネル上のスイッチにより、常に、血流速度としてΔθ
を表示したり、Δθを表示することは容易である。な
お、上記のごとく選択されたΔθもしくはΔθはそ
れ自体血流速度 を示す信号として表示器等に入力すれば良いが、ドップ
ラ周波数に正確に換算するにはΔθもしくはΔθ
値を時間間隔Tで除算する。すなわち、計測の時間間隔
Tを何通りかに変更できる装置であれば、選択器709の
出力を割算器(図示せず)に入力し、割算器により出力
をTで割り算してその出力を血流速度 とする必要がある。
The selector 709 does not go through the above selection algorithm, but always uses the switch on the operation panel to set the blood flow velocity as Δθ A
Or Δθ T is easy to display. Note that Δθ A or Δθ T selected as described above is the blood flow velocity itself. It may be input to the display or the like as a signal indicating, but accurately converted into Doppler frequency dividing the value of [Delta] [theta] A or [Delta] [theta] T at time intervals T. That is, if the measurement time interval T can be changed in any way, the output of the selector 709 is input to a divider (not shown), the output is divided by T by the divider, and the output is obtained. The blood flow speed It is necessary to

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、SN改善効果によ
り低速血流測定性能が増す。具体的には従来よりおよそ
50%程度遅い血流の測定が可能である。速度零付近での
誤測定(高速と誤る)も無くなり、さらに速度分散及び
反射強度の導入により速度零は正しく測定される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the performance of low-speed blood flow measurement increases due to the SN improvement effect. Specifically, approximately
Measurement of blood flow about 50% slower is possible. Erroneous measurement near the zero speed (erroneous as high speed) is eliminated, and furthermore, zero speed is correctly measured by introducing speed dispersion and reflection intensity.

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

第1図は本発明の一実施例を示すドプラ速度検出演算部
の構成、第2図は速度演算結果の選択アルゴリズム、第
3図はシミュレーション実験による入力位相と計測結果
(出力位相)を示す図である。 7:ドプラ速度演算検出部、701:自己相関器(位相差検出
器)、702:複素加算器、703,704,707:ATANメモリ、705:
分散演算器、706:パワー演算器、708:加算平均器、713:
遅延器、714:加算器、709選択器、10:付加部分、8:プロ
ーブ、9:目標物体。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a Doppler speed detection calculation unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a selection algorithm of a speed calculation result, and FIG. 3 is a diagram showing an input phase and a measurement result (output phase) by a simulation experiment. It is. 7: Doppler velocity calculation detector, 701: autocorrelator (phase difference detector), 702: complex adder, 703, 704, 707: ATAN memory, 705:
Distributed arithmetic unit, 706: Power arithmetic unit, 708: Addition averager, 713:
Delay device, 714: adder, 709 selector, 10: additional part, 8: probe, 9: target object.

フロントページの続き (72)発明者 玉野 聡 千葉県柏市新十余二2―1 株式会社日 立メディコ大阪工場内 (72)発明者 田辺 浩二 千葉県柏市新十余二2―1 株式会社日 立メディコ大阪工場内Continuing from the front page (72) Inventor Satoshi Tamano 2-1 Shinjuyoichi, Kashiwa-shi, Chiba Prefecture Inside the Hitachi Medical Co., Ltd. Osaka Plant (72) Inventor Koji Tanabe 2-1 Shinjuyoichi, Kashiwa-shi, Chiba Prefecture Hitachi Medical Co., Ltd. in the factory

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定の時間間隔で超音波パルスを検査対象
に送波して、前記検査対象からの反射信号を受波信号と
して得て前記検査対象の速度を求めるパルスドプラ計測
装置において、前記受波信号の位相を検出し、前記所定
の時間間隔毎の位相ベクトルを求める手段と、順次得る
前記位相ベクトル同志の相関から得られる位相差ベクト
ルを加算し、加算された位相差ベクトルの偏角を求める
第1の位相差検出手段と、前記の順次得る位相ベクトル
同志の間での位相差を加算平均して位相差ベクトルを求
める第2の位相差検出手段と、前記検査対象の前記速度
の値に基づいて、前記第1の位相差検出手段、前記第2
の位相差検出手段のいずれかの出力を、前記検査対象の
前記速度を示す信号として選択する選択手段とを有する
ことを特徴とするパルスドプラ計測装置。
1. A pulse Doppler measuring apparatus for transmitting an ultrasonic pulse to a test object at a predetermined time interval and obtaining a reflected signal from the test object as a received signal to obtain a speed of the test object. Means for detecting the phase of the wave signal, obtaining a phase vector for each of the predetermined time intervals, and adding a phase difference vector obtained from a correlation between the sequentially obtained phase vectors, and calculating an argument of the added phase difference vector. First phase difference detection means for obtaining, second phase difference detection means for obtaining a phase difference vector by averaging the phase differences between the sequentially obtained phase vectors, and the value of the speed of the inspection object Based on the first phase difference detection means, the second phase difference detection means
Selecting means for selecting any output of the phase difference detecting means as a signal indicating the speed of the inspection target.
【請求項2】所定の時間間隔で超音波パルスを検査対象
に送波して、前記検査対象からの反射信号を受波信号と
して得て前記検査対象の速度を求めるパルスドプラ計測
装置において、前記受波信号の位相を検出し、前記所定
の時間間隔毎の位相ベクトルを求める手段と、順次得る
前記位相ベクトル同志の相関から得られる位相差ベクト
ルを加算し、加算された位相差ベクトルの偏角を求める
第1の位相差検出手段と、前記の順次得る位相ベクトル
同志の間での位相差を加算平均して位相差ベクトルを求
める第2の位相差検出手段と、前記第1の位相差検出手
段、前記第2の位相差検出手段のいずれかの出力を、前
記検査対象の前記速度を示す信号として選択する選択手
段とを有し、前記選択手段は、前記第1の位相差検出手
段の出力の絶対値が所定の角度より小さいときに、前記
第2の位相差検出手段の出力を選択し、前記絶対値が前
記所定の角度以上であるときに、前記第1の位相差検出
手段の出力を選択することを特徴とするパルスドプラ計
測装置。
2. A pulse Doppler measuring apparatus for transmitting an ultrasonic pulse to a test object at a predetermined time interval and obtaining a reflected signal from the test object as a received signal to determine a speed of the test object. Means for detecting the phase of the wave signal, obtaining a phase vector for each of the predetermined time intervals, and adding a phase difference vector obtained from a correlation between the sequentially obtained phase vectors, and calculating an argument of the added phase difference vector. First phase difference detection means for obtaining, second phase difference detection means for obtaining a phase difference vector by averaging the phase differences between the sequentially obtained phase vectors, and the first phase difference detection means Selecting means for selecting any one of the outputs of the second phase difference detecting means as a signal indicating the speed of the inspection target, wherein the selecting means includes an output of the first phase difference detecting means. Absolute value of Selecting an output of the second phase difference detecting means when the angle is smaller than a predetermined angle, and selecting an output of the first phase difference detecting means when the absolute value is equal to or larger than the predetermined angle; A pulse Doppler measurement device characterized by the above-mentioned.
【請求項3】請求項2に記載のパルスドプラ計測装置に
おいて、前記所定の角度が、π/3〜π/2の範囲にあるこ
とを特徴とするパルスドプラ計測装置。
3. The pulse Doppler measuring apparatus according to claim 2, wherein the predetermined angle is in a range of π / 3 to π / 2.
【請求項4】所定の時間間隔で超音波パルスを検査対象
に送波して、前記検査対象からの反射信号を受波信号と
して得て前記検査対象の速度を求めるパルスドプラ計測
装置において、前記受波信号の位相を検出し、前記所定
の時間間隔毎の位相ベクトルを求める手段と、順次得る
前記位相ベクトル同志の相関から得られる位相差ベクト
ルを加算し、加算された位相差ベクトルの偏角を求める
第1の位相差検出手段と、前記の順次得る前記位相ベク
トル同志の相関から得られる前記位相差ベクトルの偏角
の分散値を求める手段と、前記反射信号の強度を求める
手段と、前記の順次得る位相ベクトル同志の間での位相
差を加算平均して位相差ベクトルを求める第2の位相差
検出手段と、前記第1の位相差検出手段の出力、前記分
散値、および前記反射信号の前記強度に基づいて、前記
第1の位相差検出手段、前記第2の位相差検出手段のい
ずれかの出力を、前記検査対象の前記速度を示す信号と
して選択する選択手段と有することを特徴とするパルス
ドプラ計測装置。
4. A pulse Doppler measuring apparatus for transmitting an ultrasonic pulse to a test object at a predetermined time interval and obtaining a reflected signal from the test object as a received signal to obtain a speed of the test object. Means for detecting the phase of the wave signal, obtaining a phase vector for each of the predetermined time intervals, and adding a phase difference vector obtained from a correlation between the sequentially obtained phase vectors, and calculating an argument of the added phase difference vector. First phase difference detection means for obtaining, means for obtaining the variance of the argument of the phase difference vector obtained from the correlation between the sequentially obtained phase vectors, means for obtaining the intensity of the reflected signal, A second phase difference detecting means for obtaining a phase difference vector by averaging the phase differences between the sequentially obtained phase vectors, an output of the first phase difference detecting means, the variance value, and Selecting means for selecting one of the outputs of the first phase difference detecting means and the second phase difference detecting means as a signal indicating the speed of the inspection target based on the intensity of the emission signal A pulse Doppler measurement device characterized by the above-mentioned.
【請求項5】請求項4に記載のパルスドプラ計測装置に
おいて、前記反射信号の前記強度が、前記位相ベクトル
の実数部と虚数部との二乗和から求められることを特徴
とするパルスドプラ計測装置。
5. The pulse Doppler measuring apparatus according to claim 4, wherein the intensity of the reflected signal is obtained from a sum of squares of a real part and an imaginary part of the phase vector.
【請求項6】所定の時間間隔で超音波パルスを検査対象
に送波して、前記検査対象からの反射信号を受波信号と
して得て前記検査対象の速度を求めるパルスドプラ計測
装置において、前記受波信号の位相を検出し、前記所定
の時間間隔毎の位相ベクトルを求める手段と、順次得る
前記位相ベクトル同志の相関から得られる位相差ベクト
ルを加算し、加算された位相差ベクトルの偏角を求める
第1の位相差検出手段と、前記の順次得る前記位相ベク
トル同志の相関から得られる前記位相差ベクトルの偏角
の分散値を求める手段と、前記反射信号の強度を求める
手段と、前記の順次得る位相ベクトル同志の間での位相
差を加算平均して位相差ベクトルを求める第2の位相差
検出手段と、前記分散値が所定の分散値より小であり、
前記第1の位相差検出手段の出力の絶対値が前記所定の
角度より小さいときに、前記第2の位相差検出手段の出
力を、前記検査対象の前記速度を示す信号として選択
し、前記分散値が所定の分散値より小であり、前記第1
の位相差検出手段の出力の絶対値が前記所定の角度以上
であるときに、前記第1の位相差検出手段の出力を、前
記検査対象の前記速度を示す信号として選択し、前記分
散値が前記所定の分散値以上であり、前記反射信号の前
記強度が所定の強度より大であるときに、前記第1の位
相差検出手段の出力を、前記検査対象の前記速度を示す
信号として選択する選択手段とを有することを特徴とす
るパルスドプラ計測装置。
6. A pulse Doppler measuring apparatus for transmitting an ultrasonic pulse to a test object at a predetermined time interval and obtaining a reflected signal from the test object as a received signal to obtain a speed of the test object. Means for detecting the phase of the wave signal, obtaining a phase vector for each of the predetermined time intervals, and adding a phase difference vector obtained from a correlation between the sequentially obtained phase vectors, and calculating an argument of the added phase difference vector. First phase difference detection means for obtaining, means for obtaining the variance of the argument of the phase difference vector obtained from the correlation between the sequentially obtained phase vectors, means for obtaining the intensity of the reflected signal, Second phase difference detection means for calculating a phase difference vector by averaging the phase differences between sequentially obtained phase vectors, wherein the variance value is smaller than a predetermined variance value,
When the absolute value of the output of the first phase difference detecting means is smaller than the predetermined angle, the output of the second phase difference detecting means is selected as a signal indicating the speed of the inspection object, and the variance is selected. The value is smaller than a predetermined variance value,
When the absolute value of the output of the phase difference detecting means is equal to or greater than the predetermined angle, the output of the first phase difference detecting means is selected as a signal indicating the speed of the inspection target, and the variance value is When the intensity is equal to or larger than the predetermined dispersion value and the intensity of the reflection signal is higher than a predetermined intensity, an output of the first phase difference detection unit is selected as a signal indicating the speed of the inspection target. A pulse Doppler measuring device, comprising: selecting means.
【請求項7】請求項6に記載のパルスドプラ計測装置に
おいて、前記分散値が所定の分散値以上であり、前記反
射信号の前記強度が前記所定の強度値以下のとき、前記
検査対象の前記速度がゼロまたは不安とすることを特徴
とするパルスドプラ計測装置。
7. The pulse Doppler measuring apparatus according to claim 6, wherein when the variance value is equal to or more than a predetermined variance value and the intensity of the reflected signal is equal to or less than the predetermined intensity value, the speed of the inspection object is adjusted. Pulse Doppler measurement device characterized by zero or anxiety.
【請求項8】超音波パルスを超音波トランスデューサか
ら、所定の時間間隔で検査対象に送波する送波回路と、
前記検査対象からの反射信号を受信信号として得る受波
回路と、前記受波信号と参照信号との位相比較を行なう
位相比較手段と、該位相比較手段の出力をデジタル信号
に変換するA/D変換器と、該A/D変換器に接続され、前記
受波信号の前記所定の時間間隔毎の位相ベクトルを出力
するMTIフイルタと、順次得る前記位相ベクトル同志の
相関から位相差ベクトルを求める相関器と、順次得る前
記相関器の出力を加算する加算器と、該加算器により加
算された位相差ベクトルの偏角を求める手段と、前記相
関器の出力を記憶する記憶手段と、前記相関器で得る前
記位相差ベクトルの偏角の分散値を求める手段と、前記
位相ベクトルの実数部と虚数部との二乗和から、前記反
射信号の強度を求める手段とを有し、前記検査対象の速
度を求めるパルスドプラ計測装置において、前記の順次
得る位相ベクトル同志の間での偏角差を求める手段と、
前記偏角差を求める手段の出力を加算平均して平均偏角
差を求める手段と、前記加算された前記位相差ベクトル
の偏角、前記偏角差の何れかを、前記検査対象の前記速
度を示す信号として選択する選択手段とを有し、該選択
手段は、前記分散値が所定の分散値より小であり、前記
加算された前記位相差ベクトルの偏角の絶対値が前記所
定の角度より小さいときに、前記偏角差を選択し、前記
分散値が所定の分散値より小であり、前記加算された前
記位相差ベクトルの偏角の絶対値が前記所定の角度以上
であるときに、前記加算された前記位相差ベクトルの偏
角を選択し、前記分散値が前記所定の分散値以上であ
り、前記反射信号の前記強度が所定の強度より大である
ときに、前記加算された前記位相差ベクトルの偏角を選
択することを特徴とするパルスドプラ計測装置。
8. A transmitting circuit for transmitting an ultrasonic pulse from an ultrasonic transducer to an object to be inspected at a predetermined time interval;
A receiving circuit that obtains a reflected signal from the inspection target as a received signal, a phase comparing unit that performs a phase comparison between the received signal and a reference signal, and an A / D that converts an output of the phase comparing unit into a digital signal A converter, an MTI filter connected to the A / D converter, and outputting a phase vector for each of the predetermined time intervals of the received signal, and a correlation for obtaining a phase difference vector from a correlation between the sequentially obtained phase vectors. An adder for adding the outputs of the correlators obtained sequentially, means for determining the argument of the phase difference vector added by the adder, storage means for storing the output of the correlator, and the correlator Means for obtaining the variance of the argument of the phase difference vector obtained in the above, and means for obtaining the intensity of the reflected signal from the sum of squares of the real part and the imaginary part of the phase vector, the speed of the inspection object Pulse dop The measuring device, means for determining the polarization angle difference between said sequential obtaining phasor comrades,
Means for calculating an average argument difference by averaging the outputs of the means for acquiring the argument difference, and the argument of the added phase difference vector, any one of the argument differences, the speed of the inspection object; Selecting means for selecting a signal indicating the phase difference vector, wherein the variance value is smaller than a predetermined variance value, and the absolute value of the argument of the added phase difference vector is the predetermined angle. When smaller, the argument difference is selected, and when the variance value is smaller than a predetermined variance value and the absolute value of the argument of the added phase difference vector is equal to or greater than the predetermined angle. Selecting the argument of the added phase difference vector, and when the variance value is equal to or greater than the predetermined variance value and the intensity of the reflected signal is greater than a predetermined intensity, Selecting the argument of the phase difference vector, That pulsed Doppler measuring device.
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