JP3391578B2 - 相関装置および流れ情報表示装置 - Google Patents
相関装置および流れ情報表示装置Info
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、相関装置および流れ
情報表示装置に関する。更に詳しくは、２つの時間域波
形の相関値を生成する相関装置および超音波探触子によ
って得られる被検体からの超音波エコー信号から流れ情
報を抽出し表示する流れ情報表示装置に関する。
情報表示装置に関する。更に詳しくは、２つの時間域波
形の相関値を生成する相関装置および超音波探触子によ
って得られる被検体からの超音波エコー信号から流れ情
報を抽出し表示する流れ情報表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、従来の流れ情報表示装置７００
の一例のブロック図である。この流れ情報表示装置７０
０では、超音波探触子１１および送受信器１２で、被検
体の関心部位に時間間隔Ｔｐ（例えば１ｍｓ）でＭ発
（例えば１０発）の超音波パルスを順に送信し、関心部
位からの超音波エコー信号ｐｍ（ｔ）を受信し、直交検
波部７４に入力する。ここで、Ｍをパケットサイズとい
う。ｍ＝１〜Ｍである。直交検波部７４のミキサー７４
ａ，７４ｂは、参照信号発生器７４ｃ，７４ｄからの参
照信号と前記超音波エコー信号ｐｍ（ｔ）とを乗算する
と共にＬＰＦ（Ｌow Ｐass Ｆilter）７４ｅ，７４ｆを
通すことにより、直交成分Ｑｍと同相成分Ｉｍを出力す
る。Ａ／Ｄ変換部７５ａ，７５ｂは、直交成分Ｑｍと同
相成分ＩｍをそれぞれＡ／Ｄ変換し、メモリ７６ａ，７
６ｂに書き込む。ＭＴＩ（Moving Target Indication）
フィルタ１７ａ，１７ｂは、前記メモリ７５ａ，７５ｂ
から直交成分Ｑｍと同相成分Ｉｍを読み出し、クラッタ
（Ｃlutter）成分を除去し、直交成分Ｑｍ’と同相成分
Ｉｍ’とを出力する。前記クラッタ成分は、比較的に動
きの遅い心臓壁などの組織からのドプラ成分である。自
己相関器４は、前記直交成分Ｑｍ’と同相成分Ｉｍ’と
に対する次式の自己相関演算によってドプラ周波数ｆを
算出する。
の一例のブロック図である。この流れ情報表示装置７０
０では、超音波探触子１１および送受信器１２で、被検
体の関心部位に時間間隔Ｔｐ（例えば１ｍｓ）でＭ発
（例えば１０発）の超音波パルスを順に送信し、関心部
位からの超音波エコー信号ｐｍ（ｔ）を受信し、直交検
波部７４に入力する。ここで、Ｍをパケットサイズとい
う。ｍ＝１〜Ｍである。直交検波部７４のミキサー７４
ａ，７４ｂは、参照信号発生器７４ｃ，７４ｄからの参
照信号と前記超音波エコー信号ｐｍ（ｔ）とを乗算する
と共にＬＰＦ（Ｌow Ｐass Ｆilter）７４ｅ，７４ｆを
通すことにより、直交成分Ｑｍと同相成分Ｉｍを出力す
る。Ａ／Ｄ変換部７５ａ，７５ｂは、直交成分Ｑｍと同
相成分ＩｍをそれぞれＡ／Ｄ変換し、メモリ７６ａ，７
６ｂに書き込む。ＭＴＩ（Moving Target Indication）
フィルタ１７ａ，１７ｂは、前記メモリ７５ａ，７５ｂ
から直交成分Ｑｍと同相成分Ｉｍを読み出し、クラッタ
（Ｃlutter）成分を除去し、直交成分Ｑｍ’と同相成分
Ｉｍ’とを出力する。前記クラッタ成分は、比較的に動
きの遅い心臓壁などの組織からのドプラ成分である。自
己相関器４は、前記直交成分Ｑｍ’と同相成分Ｉｍ’と
に対する次式の自己相関演算によってドプラ周波数ｆを
算出する。
【０００３】
【数３】
【０００４】ＤＳＣ（Digital Scan Convertor）１９
は、前記ドプラ周波数ｆを表示値に換算し、モニタ２０
の画面に表示する。例えば、２次元に分布した多数の関
心部位からそれぞれドプラ周波数ｆを得て、それらドプ
ラ周波数ｆを輝度×カラーに変換し、画面に２次元分布
させて表示すれば、ＣＦＭ（Color Flow Mapping）画像
となる。以上の流れ情報表示装置７００では、直交検波
部７４および自己相関器４が、相関装置として働いてい
る。
は、前記ドプラ周波数ｆを表示値に換算し、モニタ２０
の画面に表示する。例えば、２次元に分布した多数の関
心部位からそれぞれドプラ周波数ｆを得て、それらドプ
ラ周波数ｆを輝度×カラーに変換し、画面に２次元分布
させて表示すれば、ＣＦＭ（Color Flow Mapping）画像
となる。以上の流れ情報表示装置７００では、直交検波
部７４および自己相関器４が、相関装置として働いてい
る。
【０００５】図９は、前記自己相関器４の機能を示す概
念図である。自己相関器４の入力が時間周期Ｔｏの時間
域波形Ｉｍ’＋ｊ・Ｑｍ’を時間Ｔｐ毎にサンプリング
した離散的データであるとき、自己相関器４の出力は時
間周期Ｔｏの逆数すなわち周波数ｆとなる。
念図である。自己相関器４の入力が時間周期Ｔｏの時間
域波形Ｉｍ’＋ｊ・Ｑｍ’を時間Ｔｐ毎にサンプリング
した離散的データであるとき、自己相関器４の出力は時
間周期Ｔｏの逆数すなわち周波数ｆとなる。
【０００６】他方、特開昭６２−２５１６８５号公報に
は、直交検波部をもたない相関装置（相関回路）および
その相関装置を含む流れ情報表示装置（媒質中の移動因
子決定装置）が開示されている。
は、直交検波部をもたない相関装置（相関回路）および
その相関装置を含む流れ情報表示装置（媒質中の移動因
子決定装置）が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記流れ情報表示装置
７００では、パケットサイズＭを多くしないと、クラッ
タ成分を除去するＭＴＩフィルタ１７ａ，１７ｂの高性
能化が難しい。また、短い波形の連なりしかなく、周波
数の推定誤差が大きい。しかし、パケットサイズＭを多
くすると、時間分解能が悪くなる問題点がある。また、
直交検波部７４での参照信号の周波数が一定であるた
め、超音波エコー信号が参照信号の周波数以外の周波数
成分を活用しておらず、測定できる範囲が送波パルス間
隔に制限される問題点がある（すなわち、エリアシング
（aliasing）の問題点がある）。
７００では、パケットサイズＭを多くしないと、クラッ
タ成分を除去するＭＴＩフィルタ１７ａ，１７ｂの高性
能化が難しい。また、短い波形の連なりしかなく、周波
数の推定誤差が大きい。しかし、パケットサイズＭを多
くすると、時間分解能が悪くなる問題点がある。また、
直交検波部７４での参照信号の周波数が一定であるた
め、超音波エコー信号が参照信号の周波数以外の周波数
成分を活用しておらず、測定できる範囲が送波パルス間
隔に制限される問題点がある（すなわち、エリアシング
（aliasing）の問題点がある）。
【０００８】他方、特開昭６２−２５１６８５号公報に
開示の相関装置および流れ情報表示装置では、ハードウ
エア構成が複雑になる問題点がある。また、離散的デー
タのサンプリング時間Ｔによって時間分解能が制限され
てしまう問題点がある（このため、補間回路が必要にな
る）。
開示の相関装置および流れ情報表示装置では、ハードウ
エア構成が複雑になる問題点がある。また、離散的デー
タのサンプリング時間Ｔによって時間分解能が制限され
てしまう問題点がある（このため、補間回路が必要にな
る）。
【０００９】そこで、この発明の目的は、パケットサイ
ズＭを少なくしてもＳＮ比を向上することが可能であ
り、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単であ
り、さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解能が
制限されず、エリアシングの問題が大きく改善される相
関装置および流れ情報表示装置を提供することにある。
ズＭを少なくしてもＳＮ比を向上することが可能であ
り、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単であ
り、さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解能が
制限されず、エリアシングの問題が大きく改善される相
関装置および流れ情報表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の観点では、この発
明は、サンプリング時間Ｔ毎のＮ個の離散的データで表
された２つの時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・
Ｔ）の相関値τを生成する相関装置であって、前記時間
域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）から周波数域波
形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求めるフーリ
エ変換手段と、前記周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ
２（ｎ・Δω）からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋
ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を求めるクロススペクトル演算手段
と、
明は、サンプリング時間Ｔ毎のＮ個の離散的データで表
された２つの時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・
Ｔ）の相関値τを生成する相関装置であって、前記時間
域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）から周波数域波
形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求めるフーリ
エ変換手段と、前記周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ
２（ｎ・Δω）からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋
ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を求めるクロススペクトル演算手段
と、
【００１１】
【数４】
【００１２】（数４）式により相関値τを算出する自己
相関演算手段とを具備したことを特徴とする相関装置を
提供する。
相関演算手段とを具備したことを特徴とする相関装置を
提供する。
【００１３】第２の観点では、この発明は、超音波探触
子によって得られる被検体からの超音波エコー信号から
流れ情報を抽出し表示する流れ情報表示装置であって、
被検体に第１の超音波パルスを送信し関心部位からの超
音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリングしＮ個の離散
的データで表された第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を
得ると共に被検体に第２の超音波パルスを送信し関心部
位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリングし
Ｎ個の離散的データで表された第２の時間域波形ｐ２
（ｎ・Ｔ）を得るデータ収集手段と、前記時間域波形ｐ
１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）から周波数域波形Ｐ１
（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求めるフーリエ変換
手段と、前記周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ
・Δω）からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ
（ｎ・Δω）を求めるクロススペクトル演算手段と、前
記クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δ
ω）からクラッタ成分を除去したクロススペクトルＵ’
（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）を生成するＭＴＩ
フィルタ手段と、
子によって得られる被検体からの超音波エコー信号から
流れ情報を抽出し表示する流れ情報表示装置であって、
被検体に第１の超音波パルスを送信し関心部位からの超
音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリングしＮ個の離散
的データで表された第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を
得ると共に被検体に第２の超音波パルスを送信し関心部
位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリングし
Ｎ個の離散的データで表された第２の時間域波形ｐ２
（ｎ・Ｔ）を得るデータ収集手段と、前記時間域波形ｐ
１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）から周波数域波形Ｐ１
（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求めるフーリエ変換
手段と、前記周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ
・Δω）からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ
（ｎ・Δω）を求めるクロススペクトル演算手段と、前
記クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δ
ω）からクラッタ成分を除去したクロススペクトルＵ’
（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）を生成するＭＴＩ
フィルタ手段と、
【００１４】
【数５】
【００１５】（数５）式により相関値τを算出する自己
相関演算手段と、前記相関値τを表示値に換算して画面
に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする流れ
情報表示装置を提供する。
相関演算手段と、前記相関値τを表示値に換算して画面
に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする流れ
情報表示装置を提供する。
【００１６】
【作用】上記第１の観点による相関装置では、時間域波
形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）からフーリエ変換手
段により周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δ
ω）を求める。次に、それら周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δ
ω），Ｐ２（ｎ・Δω）からクロススペクトル演算手段
によりクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・
Δω）を求める。そして、自己相関演算手段により次式
の演算を行い、相関値τを算出する。
形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）からフーリエ変換手
段により周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δ
ω）を求める。次に、それら周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δ
ω），Ｐ２（ｎ・Δω）からクロススペクトル演算手段
によりクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・
Δω）を求める。そして、自己相関演算手段により次式
の演算を行い、相関値τを算出する。
【００１７】
【数６】
【００１８】これによれば、離散的データの数Ｎを十分
多くできる（例えば６４点）。また、時間域波形に含ま
れる全ての周波数成分を活用できるため、ＳＮ比が良
い。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
多くできる（例えば６４点）。また、時間域波形に含ま
れる全ての周波数成分を活用できるため、ＳＮ比が良
い。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
【００１９】上記第２の観点による流れ情報表示装置で
は、データ収集手段により、被検体に第１の超音波パル
スを送信し、関心部位からの超音波エコー信号を時間Ｔ
毎にサンプリングし、Ｎ個の離散的データで表された第
１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を得る。また、被検体に
第２の超音波パルスを送信し、関心部位からの超音波エ
コー信号を時間Ｔ毎にサンプリングし、Ｎ個の離散的デ
ータで表された第２の時間域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）を得
る。次に、前記時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・
Ｔ）からフーリエ変換手段により周波数域波形Ｐ１（ｎ
・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求める。次に、それら周
波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）からク
ロススペクトル演算手段によりクロススペクトルＵ（ｎ
・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を求める。次に、それら
クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）
からＭＴＩフィルタ手段によりクラッタ成分を除去し、
クロススペクトルＵ’（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δ
ω）を生成する。そして、自己相関演算手段により次式
の演算を行い、相関値τを算出する。
は、データ収集手段により、被検体に第１の超音波パル
スを送信し、関心部位からの超音波エコー信号を時間Ｔ
毎にサンプリングし、Ｎ個の離散的データで表された第
１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を得る。また、被検体に
第２の超音波パルスを送信し、関心部位からの超音波エ
コー信号を時間Ｔ毎にサンプリングし、Ｎ個の離散的デ
ータで表された第２の時間域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）を得
る。次に、前記時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・
Ｔ）からフーリエ変換手段により周波数域波形Ｐ１（ｎ
・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求める。次に、それら周
波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）からク
ロススペクトル演算手段によりクロススペクトルＵ（ｎ
・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を求める。次に、それら
クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）
からＭＴＩフィルタ手段によりクラッタ成分を除去し、
クロススペクトルＵ’（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δ
ω）を生成する。そして、自己相関演算手段により次式
の演算を行い、相関値τを算出する。
【００２０】
【数７】
【００２１】これによれば、離散的データの数Ｎが十分
多いため（例えば６４点）、２発の超音波パルス（パケ
ットサイズＭ＝２）でもＳＮ比が悪くならず、ＭＴＩフ
ィルタのタップ（ｔａｐ）数を多くする（例えば３０）
ことが可能で、高性能なＭＴＩフィルタリングにつなが
る。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
多いため（例えば６４点）、２発の超音波パルス（パケ
ットサイズＭ＝２）でもＳＮ比が悪くならず、ＭＴＩフ
ィルタのタップ（ｔａｐ）数を多くする（例えば３０）
ことが可能で、高性能なＭＴＩフィルタリングにつなが
る。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
【００２２】
【実施例】以下、図に示す実施例を用いてこの発明をさ
らに詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定
されるものではない。
らに詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定
されるものではない。
【００２３】−実施例１−
図１は、この発明の実施例１の相関装置１００のブロッ
ク図である。この相関装置１００は、フーリエ変換部１
と、複素共役部２と、複素乗算部３と、自己相関器４と
を具備している。フーリエ変換部１は、サンプリング時
間Ｔ毎のＮ個の離散的データで表された２つの時間域波
形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）が入力されると、そ
れらをそれぞれフーリエ変換し、周波数域波形Ｐ１（ｎ
・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を出力する。ここで、ｎ＝
１〜Ｎ，Δω＝２π／（Ｎ・Ｔ）である。
ク図である。この相関装置１００は、フーリエ変換部１
と、複素共役部２と、複素乗算部３と、自己相関器４と
を具備している。フーリエ変換部１は、サンプリング時
間Ｔ毎のＮ個の離散的データで表された２つの時間域波
形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）が入力されると、そ
れらをそれぞれフーリエ変換し、周波数域波形Ｐ１（ｎ
・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を出力する。ここで、ｎ＝
１〜Ｎ，Δω＝２π／（Ｎ・Ｔ）である。
【００２４】複素共役部２は、前記周波数域波形Ｐ１
（ｎ・Δω）が入力されると、それと共役の周波数域波
形Ｐ１*（ｎ・Δω）を出力する。複素乗算部３は、前
記周波数域波形Ｐ１*（ｎ・Δω）と前記共役の周波数域
波形Ｐ２（ｎ・Δω）を乗算し、クロススペクトルＵ
（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を出力する。なお、 Ｐ１(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)＋ｊ・Ig1(ｎ・Δω) Ｐ２(ｎ・Δω)＝Re2(ｎ・Δω)＋ｊ・Ig2(ｎ・Δω) のとき、 Ｐ１*(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)−ｊ・Ig1(ｎ・Δω) であり、 Ｕ(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)・Re2(ｎ・Δω)＋Ig1(ｎ・Δ
ω)・Ig2(ｎ・Δω) Ｖ(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)・Ig2(ｎ・Δω)−Re2(ｎ・Δ
ω)・Ig1(ｎ・Δω) である。自己相関器４は、次式により相関値τを算出
し、出力する。
（ｎ・Δω）が入力されると、それと共役の周波数域波
形Ｐ１*（ｎ・Δω）を出力する。複素乗算部３は、前
記周波数域波形Ｐ１*（ｎ・Δω）と前記共役の周波数域
波形Ｐ２（ｎ・Δω）を乗算し、クロススペクトルＵ
（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を出力する。なお、 Ｐ１(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)＋ｊ・Ig1(ｎ・Δω) Ｐ２(ｎ・Δω)＝Re2(ｎ・Δω)＋ｊ・Ig2(ｎ・Δω) のとき、 Ｐ１*(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)−ｊ・Ig1(ｎ・Δω) であり、 Ｕ(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)・Re2(ｎ・Δω)＋Ig1(ｎ・Δ
ω)・Ig2(ｎ・Δω) Ｖ(ｎ・Δω)＝Re1(ｎ・Δω)・Ig2(ｎ・Δω)−Re2(ｎ・Δ
ω)・Ig1(ｎ・Δω) である。自己相関器４は、次式により相関値τを算出
し、出力する。
【００２５】
【数８】
【００２６】図２に示すように、自己相関器４の入力が
周波数周期ωｏの周波数域波形Ｕ（ｎ）＋ｊ・Ｖ（ｎ）
を周波数Δω毎にサンプリングした離散的データである
とき、自己相関器４の出力は周波数周期ωｏの逆数すな
わち時間の相関値τとなる。例えば、時間域波形ｐ１
（ｎ・Ｔ）を遅れ時間Ｔｄだけ遅らせたものが時間域波
形ｐ２（ｎ・Ｔ）であるとき、相関値τ＝Ｔｄとなる。
周波数周期ωｏの周波数域波形Ｕ（ｎ）＋ｊ・Ｖ（ｎ）
を周波数Δω毎にサンプリングした離散的データである
とき、自己相関器４の出力は周波数周期ωｏの逆数すな
わち時間の相関値τとなる。例えば、時間域波形ｐ１
（ｎ・Ｔ）を遅れ時間Ｔｄだけ遅らせたものが時間域波
形ｐ２（ｎ・Ｔ）であるとき、相関値τ＝Ｔｄとなる。
【００２７】以上の相関装置１００によれば、離散的デ
ータの数Ｎが十分多いため、ＳＮ比が良い。また、直交
検波部を用いないから、時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ
２（ｎ・Ｔ）に含まれる全ての周波数成分を活用するこ
とが出来る。また、処理時間が短く且つハードウエア構
成が簡単になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって
時間分解能が制限されることがなく、エリアシングの問
題が大きく改善される。
ータの数Ｎが十分多いため、ＳＮ比が良い。また、直交
検波部を用いないから、時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ
２（ｎ・Ｔ）に含まれる全ての周波数成分を活用するこ
とが出来る。また、処理時間が短く且つハードウエア構
成が簡単になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって
時間分解能が制限されることがなく、エリアシングの問
題が大きく改善される。
【００２８】−実施例２−
図３は、この発明の実施例２の流れ情報表示装置２００
を示すブロック図である。この流れ情報表示装置２００
では、超音波探触子１１，送受信器１２およびＡ／Ｄ変
換器１３で、被検体に第１の超音波パルスを送信し、関
心部位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリン
グし、Ｎ個の離散的データで表された第１の時間域波形
ｐ１（ｎ・Ｔ）を得て、切換スイッチ１４を介し、第１
のメモリ１５ａに記憶する。また、時間間隔Ｔｐ（例え
ば１ｍｓ）後に、被検体に第２の超音波パルスを送信
し、関心部位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサン
プリングし、Ｎ個の離散的データで表された第２の時間
域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）を得て、切換スイッチ１４を介
し、第２のメモリ１５ｂに記憶する。ここで、第１の時
間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を、 ｐ１（ｎ・Ｔ）＝ｐ（ｎ・Ｔ） とし、時間間隔Ｔｐの間に関心部位が超音波探触子１１
より遠くなる方向に動いたとすると、第２の時間域波形
ｐ２（ｎ・Ｔ）は、 ｐ２（ｎ・Ｔ）＝α・ｐ（ｎ・Ｔ＋Ｔｄ） で表される。なお、αは動いた距離に応じた減衰比，Ｔ
ｄは動いた距離に応じた遅れ時間である。
を示すブロック図である。この流れ情報表示装置２００
では、超音波探触子１１，送受信器１２およびＡ／Ｄ変
換器１３で、被検体に第１の超音波パルスを送信し、関
心部位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリン
グし、Ｎ個の離散的データで表された第１の時間域波形
ｐ１（ｎ・Ｔ）を得て、切換スイッチ１４を介し、第１
のメモリ１５ａに記憶する。また、時間間隔Ｔｐ（例え
ば１ｍｓ）後に、被検体に第２の超音波パルスを送信
し、関心部位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサン
プリングし、Ｎ個の離散的データで表された第２の時間
域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）を得て、切換スイッチ１４を介
し、第２のメモリ１５ｂに記憶する。ここで、第１の時
間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を、 ｐ１（ｎ・Ｔ）＝ｐ（ｎ・Ｔ） とし、時間間隔Ｔｐの間に関心部位が超音波探触子１１
より遠くなる方向に動いたとすると、第２の時間域波形
ｐ２（ｎ・Ｔ）は、 ｐ２（ｎ・Ｔ）＝α・ｐ（ｎ・Ｔ＋Ｔｄ） で表される。なお、αは動いた距離に応じた減衰比，Ｔ
ｄは動いた距離に応じた遅れ時間である。
【００２９】演算器１６は、前記第１のメモリ１５ａか
ら第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を読み出し、フーリ
エ変換して、第１の周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω）を求
める。また、前記第２のメモリ１５Ｂから第２の時間域
波形ｐ２（ｎ・Ｔ）を読み出し、フーリエ変換して、第
２の周波数域波形Ｐ２（ｎ・Δω）を求める。次に、そ
れら周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）
からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δ
ω）を算出し、出力する。
ら第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を読み出し、フーリ
エ変換して、第１の周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω）を求
める。また、前記第２のメモリ１５Ｂから第２の時間域
波形ｐ２（ｎ・Ｔ）を読み出し、フーリエ変換して、第
２の周波数域波形Ｐ２（ｎ・Δω）を求める。次に、そ
れら周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）
からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δ
ω）を算出し、出力する。
【００３０】ＭＴＩフィルタ１７ａ，１７ｂは、前記ク
ロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）か
らクラッタ成分を除去し、クロススペクトルＵ’（ｎ・
Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）を出力する。データ数Ｎ
を多くすると、ＭＴＩフィルタのタップ数を増やすこと
が出来るので、それによりフィルタ性能を向上すること
が出来る。自己相関器４は、次式により相関値τを算出
し、出力する。この相関値τは、前記遅れ時間Ｔｄに等
しくなる。
ロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）か
らクラッタ成分を除去し、クロススペクトルＵ’（ｎ・
Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）を出力する。データ数Ｎ
を多くすると、ＭＴＩフィルタのタップ数を増やすこと
が出来るので、それによりフィルタ性能を向上すること
が出来る。自己相関器４は、次式により相関値τを算出
し、出力する。この相関値τは、前記遅れ時間Ｔｄに等
しくなる。
【００３１】
【数９】
【００３２】ＤＳＣ１９は、前記相関値τを表示値に換
算し、モニタ２０の画面に表示する。例えば、２次元に
分布した多数の関心部位からそれぞれ相関値τを得て、
それら相関値τを輝度×カラーに変換し、画面に２次元
分布させて表示すれば、ＣＦＭ画像となる。以上の流れ
情報表示装置１００では、演算器１６および自己相関器
４が、相関装置として働いている。
算し、モニタ２０の画面に表示する。例えば、２次元に
分布した多数の関心部位からそれぞれ相関値τを得て、
それら相関値τを輝度×カラーに変換し、画面に２次元
分布させて表示すれば、ＣＦＭ画像となる。以上の流れ
情報表示装置１００では、演算器１６および自己相関器
４が、相関装置として働いている。
【００３３】図４は、第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）
および第２の時間域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）の例示図であ
る。第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）は、振幅比が１
０：１のクラッタ成分を表わすパルスと信号成分を表わ
すパルスとを０．４４μｓだけ時間をずらせて合成した
波形である。第２の時間域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）は、振幅
比が１０：１のクラッタ成分を表わすパルスと信号成分
を表わすパルスとを２．２２μｓだけ時間をずらせて合
成した波形である。サンプリング時間Ｔ＝０．０５μ
ｓ、データ数Ｎ＝１２８である。
および第２の時間域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）の例示図であ
る。第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）は、振幅比が１
０：１のクラッタ成分を表わすパルスと信号成分を表わ
すパルスとを０．４４μｓだけ時間をずらせて合成した
波形である。第２の時間域波形ｐ２（ｎ・Ｔ）は、振幅
比が１０：１のクラッタ成分を表わすパルスと信号成分
を表わすパルスとを２．２２μｓだけ時間をずらせて合
成した波形である。サンプリング時間Ｔ＝０．０５μ
ｓ、データ数Ｎ＝１２８である。
【００３４】図５は、第１の周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δ
ω）の実部Ｒｅ１（ｎ・Δω）および虚部Ｉｇ１（ｎ・
Δω）と第２の周波数域波形Ｐ２（ｎ・Δω）の実部Ｒ
ｅ２（ｎ・Δω）および虚部Ｉｇ２（ｎ・Δω）の例示
図である。これらは、図４の時間域波形ｐ１（ｎ・
Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）をフーリエ変換して得られた波形
である。図６は、クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ
・Ｖ（ｎ・Δω）の例示図である。これは、図５の第１
の周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω）および第２の周波数域
波形Ｐ２（ｎ・Δω）から算出されたものである。図７
は、クロススペクトルＵ’（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ
・Δω）の例示図である。これは、図６のクロススペク
トルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）から０．９０
μｓ以下の時間ずれ成分をＭＴＩフィルタでカットした
ものである。図７のクロススペクトルＵ’（ｎ・Δω）
＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）から前記（数９）式により相関
値τを求めると、τ＝２．２７μｓが得られた。
ω）の実部Ｒｅ１（ｎ・Δω）および虚部Ｉｇ１（ｎ・
Δω）と第２の周波数域波形Ｐ２（ｎ・Δω）の実部Ｒ
ｅ２（ｎ・Δω）および虚部Ｉｇ２（ｎ・Δω）の例示
図である。これらは、図４の時間域波形ｐ１（ｎ・
Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）をフーリエ変換して得られた波形
である。図６は、クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ
・Ｖ（ｎ・Δω）の例示図である。これは、図５の第１
の周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω）および第２の周波数域
波形Ｐ２（ｎ・Δω）から算出されたものである。図７
は、クロススペクトルＵ’（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ
・Δω）の例示図である。これは、図６のクロススペク
トルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）から０．９０
μｓ以下の時間ずれ成分をＭＴＩフィルタでカットした
ものである。図７のクロススペクトルＵ’（ｎ・Δω）
＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）から前記（数９）式により相関
値τを求めると、τ＝２．２７μｓが得られた。
【００３５】以上の流れ情報表示装置２００によれば、
離散的データの数Ｎが十分多いため、２発の超音波パル
ス（パケットサイズＭ＝２）でもＳＮ比が悪くならな
い。また、直交検波部を用いないから、超音波エコー信
号に含まれる全ての周波数成分を活用することが出来
る。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
離散的データの数Ｎが十分多いため、２発の超音波パル
ス（パケットサイズＭ＝２）でもＳＮ比が悪くならな
い。また、直交検波部を用いないから、超音波エコー信
号に含まれる全ての周波数成分を活用することが出来
る。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Ｔによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
【００３６】−他の実施例−
実施例１および実施例２では超音波パルスを２発だけ送
信する場合を想定したが、３発以上を送信し、相関値τ
の平均を求めてもよい。例えば、４発を送信し、１番目
と２番目の超音波パルスから得た離散的データに３番目
と４番目の超音波パルスから得た離散的データを結合
し、データ数Ｎを増やして、ＭＴＩフィルタに入るデー
タ数を増やしてもよい。
信する場合を想定したが、３発以上を送信し、相関値τ
の平均を求めてもよい。例えば、４発を送信し、１番目
と２番目の超音波パルスから得た離散的データに３番目
と４番目の超音波パルスから得た離散的データを結合
し、データ数Ｎを増やして、ＭＴＩフィルタに入るデー
タ数を増やしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】この発明の相関装置によれば、離散的デ
ータの数Ｎが十分多いため、ＳＮ比が良い。また、直交
検波部を用いないから、時間域波形に含まれる全ての周
波数成分を活用することが出来る。また、処理時間が短
く且つハードウエア構成が簡単になる。さらに、サンプ
リング時間Ｔによって時間分解能が制限されることがな
く、エリアシングの問題が大きく改善される。
ータの数Ｎが十分多いため、ＳＮ比が良い。また、直交
検波部を用いないから、時間域波形に含まれる全ての周
波数成分を活用することが出来る。また、処理時間が短
く且つハードウエア構成が簡単になる。さらに、サンプ
リング時間Ｔによって時間分解能が制限されることがな
く、エリアシングの問題が大きく改善される。
【００３８】また、この発明の流れ情報表示装置によれ
ば、パケットサイズを少なくしてもＳＮ比が悪くならな
いので、時間分解能を向上できる。また、超音波エコー
信号に含まれる全ての周波数成分を活用することが出来
るので、測定精度を向上できる。また、処理時間が短く
且つハードウエア構成が簡単になる。さらに、サンプリ
ング時間Ｔによって時間分解能が制限されることがな
く、エリアシングの問題が大きく改善される。
ば、パケットサイズを少なくしてもＳＮ比が悪くならな
いので、時間分解能を向上できる。また、超音波エコー
信号に含まれる全ての周波数成分を活用することが出来
るので、測定精度を向上できる。また、処理時間が短く
且つハードウエア構成が簡単になる。さらに、サンプリ
ング時間Ｔによって時間分解能が制限されることがな
く、エリアシングの問題が大きく改善される。
【図１】この発明の実施例１の相関装置のブロック図で
ある。
ある。
【図２】実施例１の相関装置における自己相関器の機能
を示す概念図である。
を示す概念図である。
【図３】この発明の実施例２の流れ情報表示装置のブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】第１の時間域波形および第２の時間域波形の例
示図である。
示図である。
【図５】第１の周波数域波形の実部および虚部と第２の
周波数域波形の実部および虚部の例示図である。
周波数域波形の実部および虚部の例示図である。
【図６】クロススペクトルの例示図である。
【図７】クラッタ成分を除去したクロススペクトルの例
示図である。
示図である。
【図８】従来の流れ情報表示装置のブロック図である。
【図９】図８の流れ情報表示装置における自己相関器の
機能を示す概念図である。
機能を示す概念図である。
１００ 相関装置
１ フーリエ変換部
２ 複素共役部
３ 複素乗算部
４ 自己相関部
２００，７００ 流れ情報表示装置
１１ 超音波探触子
１２ 送受信器
１３，７５ａ，７５ｂ Ａ／Ｄ変換器
１４ 切換スイッチ
１５ａ，１５ｂ，７６ａ，７６ｂ メモリ
１６ 演算器
１７ａ，１７ｂ ＭＴＩフィルタ
１９ ＤＳＣ
２０ ＣＲＴ
７４ 直交検波部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−242042（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−207957（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−29068（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 8/06
G01N 29/00
G01P 5/00
G01S 15/89
G01R 27/28
Claims (2)
- 【請求項１】 サンプリング時間Ｔ毎のＮ個の離散的デ
ータで表された２つの時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２
（ｎ・Ｔ）の相関値τを生成する相関装置であって、 前記時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）から周
波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求め
るフーリエ変換手段と、前記周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δ
ω），Ｐ２（ｎ・Δω）からクロススペクトルＵ（ｎ・
Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δω）を求めるクロススペクトル
演算手段と、 【数１】 （数１）式により相関値τを算出する自己相関演算手段
とを具備したことを特徴とする相関装置。 - 【請求項２】 超音波探触子によって得られる被検体か
らの超音波エコー信号から流れ情報を抽出し表示する流
れ情報表示装置であって、 被検体に第１の超音波パルスを送信し関心部位からの超
音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリングしＮ個の離散
的データで表された第１の時間域波形ｐ１（ｎ・Ｔ）を
得ると共に被検体に第２の超音波パルスを送信し関心部
位からの超音波エコー信号を時間Ｔ毎にサンプリングし
Ｎ個の離散的データで表された第２の時間域波形ｐ２
（ｎ・Ｔ）を得るデータ収集手段と、前記時間域波形ｐ
１（ｎ・Ｔ），ｐ２（ｎ・Ｔ）から周波数域波形Ｐ１
（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ・Δω）を求めるフーリエ変換
手段と、前記周波数域波形Ｐ１（ｎ・Δω），Ｐ２（ｎ
・Δω）からクロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ
（ｎ・Δω）を求めるクロススペクトル演算手段と、前
記クロススペクトルＵ（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ（ｎ・Δ
ω）からクラッタ成分を除去したクロススペクトルＵ’
（ｎ・Δω）＋ｊ・Ｖ’（ｎ・Δω）を生成するＭＴＩ
フィルタ手段と、 【数２】 （数２）式により相関値τを算出する自己相関演算手段
と、前記相関値τを表示値に換算して画面に表示する表
示手段とを具備したことを特徴とする流れ情報表示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27927494A JP3391578B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 相関装置および流れ情報表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27927494A JP3391578B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 相関装置および流れ情報表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08131439A JPH08131439A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3391578B2 true JP3391578B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=17608886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27927494A Expired - Fee Related JP3391578B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 相関装置および流れ情報表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3391578B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10213657A (ja) * | 1997-01-29 | 1998-08-11 | Nec Corp | 音響画像処理装置 |
| US10571390B2 (en) * | 2015-12-21 | 2020-02-25 | The Boeing Company | Composite inspection |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP27927494A patent/JP3391578B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08131439A (ja) | 1996-05-28 |
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