JP3471860B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents

Ultrasound diagnostic equipment

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JP3471860B2
JP3471860B2 JP22318093A JP22318093A JP3471860B2 JP 3471860 B2 JP3471860 B2 JP 3471860B2 JP 22318093 A JP22318093 A JP 22318093A JP 22318093 A JP22318093 A JP 22318093A JP 3471860 B2 JP3471860 B2 JP 3471860B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、超音波を生体内に送波
し該超音波の血球からの反射波のドプラ偏移周波数を検
出して血流速度を表示する超音波診断装置に関する。 【0002】 【従来の技術】超音波診断装置におけるドプラ血流検出
回路は、被検体内に超音波を送波したときに、超音波反
射体が移動体である場合に、その移動体からの反射波の
周波数が、送波時の周波数に対して偏移するドプラ現象
を利用して、血流情報を検出しようとするものである。
周波数の偏移量、即ち偏移周波数は、血流速度の超音波
送受波方向成分に対応するものであって、ドプラ血流検
出回路はこの偏移周波数(血流速)を検出するために、
反射波を受信して得たエコー信号をサイドローブ等の等
の緩動反射体からの不要信号成分(ノイズ成分)を除去
するLPF(ロー・パス・フィルタ)等のフィルタ回路
を介して後、A/D変換器によりディジタル信号に変換
し、そしてディジタル信号処理系である高速フーリエ変
換(周波数解析)処理を行う。なお、高速フーリエ変換
処理の特性上、解析可能な周波数帯域△fc は、A/D
変換器におけるサンプリング周波数fsampに依存し、そ
の関係は次式(1)に示す通りである。 【0003】 −fsamp/2 < △fc < +fsamp/2 −(1) 周波数解析回路(FFT)に入力した信号の内、周波数
帯域△fc の範囲外の周波数成分は、いわゆる折返し現
象を生じさせる。 【0004】ここで、A/D変換器のサンプリング周波
数帯域△fsampと、フィルタ回路を通過するフィルタ通
過周波数帯域△fLPF と、偏移周波数(血流速)を表示
する表示周波数帯域△fdispとは、一般に次式(2)に
示す関係で設定されている。なお、記号「…」は略同一
を意味する。 【0005】 △fdisp…△fsamp…△fLPF /2 −(2) 図7は、これらの関係および折返し現象が生じたFFT
からの出力波形(表示波形)について示した図であり、
図8は折返し現象が生じやすい場合の一例として心臓の
償帽弁逆流について示した図である。図8に示したよう
に、償帽弁MVにおいて逆流MRが発生するような場
合、偏移周波数(血流速)の最大変化幅は増大し、その
一部(図7の点線部分T2')がサンプリング周波数帯域
△fsampおよび表示周波数帯域△fdispを越えることと
なり、該部T2'は、折返し現象により表示周波数帯域△
fdispのゼロ位置P0 を挾んで逆側に現れてしまう。 【0006】また、上記式(2)の関係によると、フィ
ルタ通過周波数帯域△fLPF の内、サンプリング周波数
帯域△fsampに含まれない部分、いわゆる折返し部分N
1 (斜線部分)は、ノイズ成分に重畳され、結果的に得
られる血流情報のS/N比が低下してしまう。 【0007】なお、式(2)の関係を維持しつつ、上記
S/N比を向上させるには。LPF周波数帯域ΔfLPF
を広く設定し、それに応じてサンプリング周波数帯域Δ
fsamp及び表示周波数帯域Δfdispも拡大させればよ
い。しかし、上述したようにこのLPF周波数帯域Δf
LPF はサイドローブ等の緩動反射体からのノイズ成分を
除去するフィルタ特性を考慮して設定されるものであ
り、広く設定すればするほどノイズ成分が増えてしま
う。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、フィルタ特性を維持しつつ折り返し現象の発生を解
消し、それに伴って結果物たる血流情報のS/N比を向
上させ得る超音波診断装置を提供することである。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明人係る超音波診断
装置は、超音波を被検体内に送波し、反射体からの反射
波を受波し、受信信号を得る手段と、前記受信信号につ
いて所定のフィルタ通過周波数帯域に合致する成分を通
過させるフィルタ回路と、前記フィルタ通過周波数帯域
と略同一のサンプル周波数帯域を有し、前記フィルタ回
路の出力をアナログ/ディジタル変換するアナログ/デ
ィジタル変換回路と、前記アナログ/ディジタル変換回
路の出力を周波数分析することにより前記送波した超音
波の血流による反射波のドプラ偏移周波数を検出して血
流速を求める周波数分析回路と、前記周波数分析回路か
ら出力される前記ドプラ偏移周波数の最大値を計測する
手段と、前記計測した最大値に基づいてゼロシフト量を
算出する手段と、前記算出したゼロシフト量に応じて前
記ドプラ偏移周波数の表示範囲を既定する表示周波数帯
域のゼロ位置を転移させ、その表示周波数帯域の範囲内
で前記周波数分析回路で求めた血流速を表示する手段と
を具備することを特徴とする。 【0010】 【作用】本発明によれば、超音波を被検体内に送波し、
反射体からの反射波を受波し、受信信号を得、その受信
信号についてフィルタ回路においてフィルタ通過周波数
帯域に合致する成分だけを通過させ、前記フィルタ回路
の出力をアナログ/ディジタル変換回路で前記フィルタ
通過周波数帯域と略同一のサンプル周波数帯域を用いて
アナログ/ディジタル変換することによって、ノイズ成
分の増加を抑えることができる。 【0011】 【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図1は本発明の一実施例に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図であり、図2は図1に示したfmax
測定装置の一例を示した図である。 【0012】超音波診断装置は図示しないシステムコン
トローラをシステム全体の制御中枢として、超音波探触
子1、送波回路2、受波回路3、直交検波回路(90度D
D)4、バンドパスフィルタ(BPF)6、アナログ/
ディジタル変換器(ADC)7、高速フーリエ変換器
(FFT)8、fmax 測定回路9、ゼロシフト量設定回
路10、ディジタル・スキャン・コンバータ(DSC)
11および画像表示装置12を備えている。なお、本実
施例装置の構成は、説明の便宜上、本発明が主要に関わ
る連続波ドプラモード(CWDモード)処理系に関する
部分のみについて示し、この他の超音波断層像を得るB
モード処理系等については省略した。 【0013】超音波探触子1は、複数の圧電振動子を並
設してなり、これらの振動子により被検体に対して超音
波パルスを繰返し送信および受信する。送波回路2は、
図示しないが、クロック発生器、送信遅延回路、連続波
駆動回路を備えていて、各振動子を駆動する駆動信号を
送信側の超音波探触子1の各振動子に供給し、超音波探
触子1から所定の単一周波数で超音波パルスを送波させ
るものである。このような送波回路2により超音波探触
子1が送信駆動されると、超音波探触子1から被検体内
に超音波パルスが送波され、被検体で流動する血球で反
射し、受信側の超音波探触子の同一振動子で受波され、
ドプラ偏移をともなう受信信号に変換される。勿論、受
信側の超音波探触子は送信側の超音波探触子1と兼用す
ることが一般的である。 【0014】この超音波の送受波で得た受信信号を受け
る受波回路3は、図示しないが、プリアンプ、受信遅延
回路、および加算器を備えていて、受信信号を所定のレ
ベルまで増幅し、増幅された受信信号に前記送信遅延回
路で与えた遅延時間を基に戻すような遅延時間を各振動
子毎に与え、受信信号を加算合成し、出力する。 【0015】直交検波回路(90度DD)4は、ドプラ復
調回路の1つであって、パルスドプラ法には多くのドプ
ラ信号が存在するため、参照波周波数によって所望の送
信スペクトルに対するドプラ信号を抽出するものであ
る。なお、このドプラ復調回路は、直交検波であるの
で、受信信号を2チャンネルに分け、互いに90度位相
の異なる参照波と掛け合わせ(直交検波)、そして不要
な高周波成分を取り除くものである。 【0016】バンドパスフィルタ5は、所定のフィルタ
通過周波数帯域△fLPF を有するものであり、まず該出
力を低域通過フィルタにより波形形成し、さらに低周波
成分除去フィルタにより復調されたドプラ信号中の心臓
壁や弁運動の緩動体からの低周波成分を除去する。 【0017】ADC7は、バンドパスフィルタ6までの
アナログ信号処理系と、後流回路のディジタル信号処理
系である高速フーリエ変換器8およびDSC11等とを
つなぐため、アナログ信号をディジタル信号に変換する
ものである。なお、このADC7のサンプリング周波数
帯域△fsampは、バンドパスフィルタ6のフィルタ通過
周波数帯域△fLPF に対し次の式(3)の関係で設定さ
れる。なお、記号「…」は略同一を意味する。 【0018】 △fsamp…△fLPF −(3) 図3は、このフィルタ通過周波数帯域△fLPF とサンプ
リング周波数帯域△fsampと後述する画像表示装置12
の表示周波数帯域△fdispとの関係および高速フーリエ
変換器からの出力波形WFFT について周波数空間上で示
した図である。 【0019】このようにサンプリング周波数帯域△fsa
mpが、フィルタ通過周波数帯域△fLPF と略同一の関係
で設定されていることによって、サンプリング周波数帯
域△fsamp以外のノイズ成分は、既にバンドパスフィル
タ6で減衰されているために、折返しノイズは解消され
ることとなる。これにより、従来の場合に比し、S/N
比が約3dB向上する。 【0020】高速フーリエ変換器8は、ADC7の出力
に対し高速フーリエ変換処理することにより、反射波の
偏移周波数fn を得る。この偏移周波数fn は、血球の
流動状態に応じて刻々と変化するものであって、従来の
場合と比し、フィルタ通過周波数帯域△fLPF と略同一
程度にまでサンプリング周波数帯域△fsampが拡大され
て設定されていることにより、高速フーリエ変換器8の
処理範囲は、前記偏移周波数fn の変化の幅△fFFT を
十分捕らえることができ、従来のように折返しの無い出
力波形WFFT を得ることができる。 【0021】ここで、フィルタ通過周波数帯域△fLPF
とサンプリング周波数帯域△fsampとを略同一に設定し
たことにより、高速フーリエ変換器8からの出力波形W
FFTには折返し現象が生じないこととなったが、図3に
示すように、一般にそれらの周波数帯域より狭く設定さ
れる画像表示装置12における血流速を表示する表示周
波数帯域△fdispを越える周波数成分(斜線部分)が発
生することとなり、その部分については、図4に示すよ
うに、画像表示装置12で折返し表示(点線)されるこ
とはないが、一点鎖線で示した該部分の波形が表示され
なくなってしまうこととなる。なお、それらの帯域の関
係は、前記式(3)の関係を踏まえ、式(4)に示す関
係で設定される。 【0022】 △fdisp…△fsamp/2…△fLPF /2 −(4) そこで、fmax 測定回路9およびゼロシフト量設定回路
10で、前記偏移周波数fn の変化幅△fFFT をこの表
示周波数帯域△fdispに収めるように、図5に示したよ
うに、ゼロ位置P0 をP0'にずらすためのシフト量Sf
を自動測定する。 【0023】fmax 測定回路9は、高速フーリエ変換器
8から出力される偏移周波数fn の中の最大値fmax を
測定するものである。なお、この測定方法は、種々考え
られるが、ここでは、図2に示したように、血流速を可
聴音として処理するオーディオ回路に可変ハイパスフィ
ルタ91 と、この可変ハイパスフィルタ91 の出力をノ
イズと分離する比較器92 とを用いて、可変ハイパスフ
ィルタ91 の初期設定されている遮断レベルを越える信
号の有無を調べる方法を採用する。なお、可変ハイパス
フィルタ91 の遮断レベルは、比較器92 からのカット
オフ(CF)信号により変化する。これによって、連続
的に供給される偏移周波数fn の中の最大値fmax を測
定することができる。 【0024】ゼロシフト量設定回路10は、最大値fma
x および表示周波数帯域△fdispに基づいて、前記偏移
周波数fn の変化幅△fFFT をこの表示周波数帯域△f
dispに収めるように、ゼロ位置P0 をP0'にずらすため
のシフト量Sfを自動測定する。すなわち、最大値fma
x と、表示周波数帯域△fdispの最高位レベルとを比較
し、それらが同程度となるようにシフト量Sfを設定す
るものである。 【0025】このシフト量Sfは、DSC11に供給さ
れ、DSC11はこのシフト量Sfに応じてゼロ位置P
0 ををP0'に変更し、画像表示装置12のモニタ走査方
式に応じてCWDモード画像を出力する。画像表示装置
12は、そのCWDモード画像をアナログ信号に変換し
た後、表示する。 【0026】以上のように、バンドパスフィルタ6のフ
ィルタ通過周波数帯域△fLPF と、ADC7のサンプリ
ング周波数帯域△fsamp、画像表示装置12の血流速を
表示する表示周波数帯域△fdispとを、式(4)の関係
で設定することとしたことによって、高速フーリエ変換
器8で周波数解析した後の出力には、従来の場合のよう
に折返し現象が生じることはなく、さらに、その出力、
即ち偏移周波数fn の変化幅△fFFT をこの表示周波数
帯域△fdispに収めるようにゼロシフト量Sfを自動設
定することによって、偏移周波数fn の変化、即ち血流
速変化を全て表示することができる。 【0027】なお本発明は上記実施例に限定されること
なく種々変形して実施例可能である。例えば、上述した
ように偏移周波数fn の最大値fmax の測定装置は通常
用いられている他の装置を用いてもよい。 【0028】また、上記実施例では、偏移周波数fn の
最大値fmax のみを測定してゼロシフト量Sfを設定し
ていたが、偏移周波数fn の変化幅△fFFT が十分広
く、表示周波数帯域△fdispに収まらない場合には、こ
のゼロシフトによる対応だけでは全ての血流速を表示し
きれない場合が生じる。図6の斜線で示した部分は、こ
の場合の表示されない波形部分である。この場合には、
偏移周波数fn の最大値fmax のみではなく最小値fmi
n をも測定し、その最大値fmax および最小値fmin に
応じて表示周波数帯域△fdispの幅を△fdisp´に自動
調整することとしてもよい。なおfmax 測定回路と逆の
フィルタ特性を有する最小値測定回路をfmax 測定回路
とFFT8に対して並列に接続し、その最小値fmin お
よび最大値fmax を入力しそれらに規定される幅と表示
周波数帯域△fdispとを比較し表示周波数帯域△fdisp
を該幅に応じて△fdisp´に変化させる回路を付設すれ
ばよい。なお、式(4)△fdisp…△fsamp/2…△f
LPF /2の関係について、予め、式(5)のように設定
しておけば、表示周波数帯域を調整する必要をなくする
ことができる。 △fdisp…△fsamp…△fLPF −(5) 【0029】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
音波を被検体内に送波し、反射体からの反射波を受波
し、受信信号を得、その受信信号についてフィルタ回路
においてフィルタ通過周波数帯域に合致する成分だけを
通過させ、前記フィルタ回路の出力をアナログ/ディジ
タル変換回路で前記フィルタ通過周波数帯域と略同一の
サンプル周波数帯域を用いてアナログ/ディジタル変換
することによって、ノイズ成分の増加を抑えることがで
きる超音波診断装置を提供することができる。 【0030】また、前記アナログ/ディジタル変換回路
の出力を周波数分析回路で周波数分析することにより前
記送波した超音波の血流による反射波のドプラ偏移周波
数を検出して血流速を求めると共に、前記ドプラ偏移周
波数の最大値を計測し、その最大値に基づいてゼロシフ
ト量を算出し、そのゼロシフト量に応じて前記ドプラ偏
移周波数の表示範囲を規定する表示周波数帯域のゼロ位
置を転移させ、その表示周波数帯域の範囲内で前記周波
数分析回路で求めた血流速を表示することによって、検
出された前記ドプラ偏移周波数(血流速)の全範囲を表
示することができる超音波診断装置を提供することがで
きる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for transmitting an ultrasonic wave into a living body, detecting a Doppler shift frequency of a reflected wave of the ultrasonic wave from blood cells, and detecting a blood flow. The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that displays speed. 2. Description of the Related Art A Doppler blood flow detection circuit in an ultrasonic diagnostic apparatus, when an ultrasonic wave is transmitted into a subject and an ultrasonic reflector is a mobile Blood flow information is to be detected by utilizing the Doppler phenomenon in which the frequency of the reflected wave shifts with respect to the frequency at the time of transmission.
The shift amount of the frequency, that is, the shift frequency, corresponds to the ultrasonic wave transmitting / receiving component of the blood flow velocity. The Doppler blood flow detection circuit detects the shift frequency (blood flow velocity). ,
The echo signal obtained by receiving the reflected wave is passed through a filter circuit such as an LPF (low-pass filter) that removes unnecessary signal components (noise components) from a slowly moving reflector such as a side lobe. The signal is converted into a digital signal by an A / D converter, and a fast Fourier transform (frequency analysis) process, which is a digital signal processing system, is performed. Note that due to the characteristics of the fast Fourier transform processing, the frequency band Δfc that can be analyzed is A / D
It depends on the sampling frequency fsamp in the converter, and the relationship is as shown in the following equation (1). -Fsamp / 2 <Δfc <+ fsamp / 2- (1) Of the signals input to the frequency analysis circuit (FFT), frequency components outside the frequency band Δfc cause a so-called aliasing phenomenon. Here, the sampling frequency band △ fsamp of the A / D converter, the filter pass frequency band △ fLPF passing through the filter circuit, and the display frequency band △ fdisp for displaying the shift frequency (blood flow velocity) are as follows. Are generally set in the relationship shown in the following equation (2). Note that the symbols "..." mean substantially the same. Δfdisp... Fsamp... FLPF / 2− (2) FIG. 7 shows these relationships and the FFT in which the aliasing phenomenon occurs.
FIG. 9 is a diagram showing an output waveform (display waveform) from
FIG. 8 is a diagram illustrating the regurgitation of the heart as an example in which the turning phenomenon is likely to occur. As shown in FIG. 8, when the regurgitant flow MR occurs in the mitral valve MV, the maximum change width of the shift frequency (blood flow velocity) increases, and a part thereof (a dotted line portion T2 'in FIG. 7). Exceeds the sampling frequency band △ fsamp and the display frequency band △ fdisp.
It appears on the opposite side across the zero position P0 of fdisp. According to the relationship of the above equation (2), a portion which is not included in the sampling frequency band △ fsamp of the filter pass frequency band △ fLPF, that is, a so-called folded portion N
1 (hatched portion) is superimposed on the noise component, and the S / N ratio of the resulting blood flow information is reduced. [0007] How to improve the S / N ratio while maintaining the relationship of equation (2). LPF frequency band Δf LPF
And set the sampling frequency band Δ accordingly.
fsamp and display the frequency band Δfdisp also caused to expand Bayoi. However, as described above, this LPF frequency band Δf
The LPF is set in consideration of a filter characteristic for removing a noise component from a slowly moving reflector such as a side lobe, and the noise component increases as the setting is made wider. Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the occurrence of the aliasing phenomenon while maintaining the filter characteristics, and to thereby improve the S / N ratio of the resulting blood flow information. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus. An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention transmits ultrasonic waves into a subject, receives reflected waves from a reflector, and obtains a received signal. A filter circuit for passing a component corresponding to a predetermined filter pass frequency band with respect to the received signal; A digital / digital conversion circuit, and a frequency analysis circuit for analyzing the frequency of the output of the analog / digital conversion circuit to detect the Doppler shift frequency of the reflected wave due to the blood flow of the transmitted ultrasonic wave to obtain the blood flow velocity. , The frequency analysis circuit
Measure the maximum value of the Doppler shift frequency output from
Means and a zero shift amount based on the measured maximum value.
Means for calculating, and a preceding
Display frequency band that defines the display range of the Doppler shift frequency
Shifts the zero position of the band to within the displayed frequency band.
Means for displaying the blood flow velocity obtained by the frequency analysis circuit . According to the present invention, an ultrasonic wave is transmitted into a subject,
A reflected wave from the reflector is received, a received signal is obtained, and only the component that matches the filter pass frequency band is passed through the received signal in the filter circuit, and the output of the filter circuit is converted by the analog / digital conversion circuit into the filter. By performing analog / digital conversion using a sample frequency band that is substantially the same as the pass frequency band, an increase in noise components can be suppressed. An embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing fmax shown in FIG.
It is a figure showing an example of a measuring device. The ultrasonic diagnostic apparatus uses an ultrasonic probe 1, a transmitting circuit 2, a receiving circuit 3, and a quadrature detecting circuit (90 ° D
D) 4, band pass filter (BPF) 6, analog /
Digital converter (ADC) 7, Fast Fourier transformer (FFT) 8, fmax measuring circuit 9, Zero shift amount setting circuit 10, Digital scan converter (DSC)
11 and an image display device 12. For convenience of explanation, the configuration of the apparatus according to the present embodiment shows only a portion related to a continuous wave Doppler mode (CWD mode) processing system mainly related to the present invention, and obtains another ultrasonic tomographic image.
The mode processing system and the like are omitted. The ultrasonic probe 1 includes a plurality of piezoelectric vibrators arranged side by side, and these vibrators repeatedly transmit and receive ultrasonic pulses to a subject. The transmission circuit 2
Although not shown, a clock generator, a transmission delay circuit, and a continuous wave drive circuit are provided, and a drive signal for driving each transducer is supplied to each transducer of the ultrasonic probe 1 on the transmission side, and an ultrasonic probe is provided. The ultrasonic pulse is transmitted from the probe 1 at a predetermined single frequency. When the ultrasonic probe 1 is driven to be transmitted by such a transmission circuit 2, an ultrasonic pulse is transmitted from the ultrasonic probe 1 into the subject, and is reflected by blood cells flowing in the subject, Received by the same transducer of the ultrasonic probe on the receiving side,
It is converted to a received signal with a Doppler shift. Of course, the ultrasonic probe on the receiving side is also commonly used as the ultrasonic probe 1 on the transmitting side. A receiving circuit 3 for receiving a reception signal obtained by transmitting and receiving the ultrasonic wave includes a preamplifier, a reception delay circuit, and an adder (not shown), and amplifies the reception signal to a predetermined level. A delay time for returning the amplified reception signal to the base of the delay time given by the transmission delay circuit is given to each transducer, and the reception signals are added and synthesized and output. The quadrature detection circuit (90-degree DD) 4 is one of Doppler demodulation circuits, and since there are many Doppler signals in the pulse Doppler method, a Doppler signal for a desired transmission spectrum is extracted based on a reference wave frequency. Is what you do. Since the Doppler demodulation circuit performs quadrature detection, the received signal is divided into two channels, multiplied by reference waves having phases different from each other by 90 degrees (quadrature detection), and unnecessary high-frequency components are removed. The band-pass filter 5 has a predetermined filter pass frequency band △ f LPF, and first forms a waveform of the output by a low-pass filter, and further forms a waveform in the Doppler signal demodulated by the low-frequency component removing filter. Eliminates low frequency components from heart wall and slow motion of valve motion. The ADC 7 converts an analog signal into a digital signal in order to connect the analog signal processing system up to the band-pass filter 6 with the fast Fourier transformer 8 and the DSC 11 which are digital signal processing systems of the downstream circuit. It is. The sampling frequency band △ fsamp of the ADC 7 is set with respect to the filter pass frequency band △ fLPF of the bandpass filter 6 according to the following equation (3). Note that the symbols "..." mean substantially the same. Δfsamp... ΔfLPF− (3) FIG. 3 shows the filter pass frequency band ΔfLPF, the sampling frequency band Δfsamp, and the image display device 12 described later.
FIG. 6 is a diagram showing, in a frequency space, a relationship between a display frequency band △ fdisp and an output waveform WFFT from a fast Fourier transformer. Thus, the sampling frequency band △ fsa
Since mp is set in substantially the same relationship as the filter pass frequency band △ fLPF, noise components other than the sampling frequency band △ fsamp have already been attenuated by the band-pass filter 6, so that aliasing noise is eliminated. Will be done. As a result, the S / N ratio is higher than in the conventional case.
The ratio is improved by about 3 dB. The fast Fourier transformer 8 performs a fast Fourier transform on the output of the ADC 7 to obtain the shift frequency fn of the reflected wave. The shift frequency fn changes every moment according to the flow state of blood cells, and the sampling frequency band △ fsamp is expanded to about the same as the filter pass frequency band △ fLPF as compared with the conventional case. With this setting, the processing range of the fast Fourier transformer 8 can sufficiently capture the width of change △ fFFT of the shift frequency fn, and can obtain an output waveform WFFT without aliasing as in the related art. it can. Here, the filter pass frequency band Δf LPF
And the sampling frequency band △ fsamp are set to be substantially the same, so that the output waveform W from the fast Fourier transformer 8 is
Although no aliasing phenomenon occurs in the FFT, as shown in FIG. 3, a frequency exceeding a display frequency band Δfdisp for displaying a blood flow velocity in the image display device 12 which is generally set to be narrower than those frequency bands. A component (hatched portion) is generated, and the portion is not folded back (dotted line) on the image display device 12 as shown in FIG. 4, but the waveform of the portion shown by the dashed line is It will not be displayed. The relationship between the bands is set based on the relationship shown in Expression (4) based on the relationship shown in Expression (3). Δfdisp... Fsamp / 2. 5, a shift amount Sf for shifting the zero position P0 to P0 'as shown in FIG.
Is automatically measured. The fmax measuring circuit 9 measures the maximum value fmax of the shift frequencies fn output from the fast Fourier transformer 8. Although various measurement methods are conceivable, here, as shown in FIG. 2, a variable high-pass filter 91 and an output of the variable high-pass filter 91 are added to an audio circuit for processing the blood flow velocity as an audible sound. A method of examining the presence or absence of a signal exceeding the initially set cutoff level of the variable high-pass filter 91 by using a comparator 92 for separating the signal from the variable high-pass filter 91 is adopted. The cut-off level of the variable high-pass filter 91 is changed by a cut-off (CF) signal from the comparator 92. This makes it possible to measure the maximum value fmax of the continuously supplied shift frequencies fn. The zero shift amount setting circuit 10 calculates the maximum value fma
x and the display frequency band △ fdisp, the variation width △ fFFT of the shift frequency fn is calculated based on the display frequency band △ fdisp
The shift amount Sf for shifting the zero position P0 to P0 'is automatically measured so as to be within disp. That is, the maximum value fma
x is compared with the highest level of the display frequency band △ fdisp, and the shift amount Sf is set so that they are substantially the same. The shift amount Sf is supplied to the DSC 11, and the DSC 11 sets the zero position P in accordance with the shift amount Sf.
0 is changed to P0 ', and a CWD mode image is output according to the monitor scanning method of the image display device 12. The image display device 12 displays the CWD mode image after converting it into an analog signal. As described above, the filter pass frequency band △ f LPF of the band pass filter 6, the sampling frequency band △ f samp of the ADC 7, and the display frequency band △ f disp for displaying the blood flow velocity of the image display device 12 are expressed by the following equation: 4), the output after frequency analysis by the fast Fourier transformer 8 does not have a folding phenomenon as in the conventional case.
That is, by automatically setting the zero shift amount Sf so that the change width △ fFFT of the shift frequency fn falls within the display frequency band △ fdisp, the change of the shift frequency fn, that is, the change of the blood flow velocity can be entirely displayed. . The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified and implemented. For example, as described above, the measuring device for measuring the maximum value fmax of the shift frequency fn may be another device that is generally used. Further, in the above embodiment, the zero shift amount Sf is set by measuring only the maximum value fmax of the shift frequency fn. However, the change width ΔfFFT of the shift frequency fn is sufficiently wide and the display frequency band If the value does not fall within the range of fdisp, there is a case where not all of the blood flow velocities can be displayed only by the response using the zero shift. The hatched portion in FIG. 6 is a waveform portion that is not displayed in this case. In this case,
Not only the maximum value fmax of the shift frequency fn but also the minimum value fmi
n may also be measured, and the width of the display frequency band △ fdisp may be automatically adjusted to △ fdisp 'according to the maximum value fmax and the minimum value fmin. A minimum value measurement circuit having a filter characteristic opposite to that of the fmax measurement circuit is connected in parallel to the fmax measurement circuit and the FFT 8, and the minimum value fmin and the maximum value fmax are input, and the width and display frequency band specified for them are input. Δfdisp and display frequency band Δfdisp
May be additionally provided with a circuit that changes the value to △ fdisp ′ according to the width. Expression (4) Δfdisp... Fsamp / 2.
If the relationship of LPF / 2 is set in advance as in equation (5), it is not necessary to adjust the display frequency band. Δfdisp ... Δfsamp ... ΔfLPF- (5) As described above, according to the present invention, an ultrasonic wave is transmitted into a subject and a reflected wave from a reflector is received. The filter circuit then passes only the components that match the filter pass frequency band in the filter circuit, and the output of the filter circuit is sampled by an analog / digital conversion circuit into a signal substantially the same as the filter pass frequency band. By performing analog / digital conversion using a frequency band, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of suppressing an increase in noise components. Further, the output of the analog / digital conversion circuit is frequency-analyzed by a frequency analysis circuit to detect the Doppler shift frequency of the reflected wave due to the blood flow of the transmitted ultrasonic wave to obtain the blood flow velocity. Measuring a maximum value of the Doppler shift frequency, calculating a zero shift amount based on the maximum value, and shifting a zero position of a display frequency band defining a display range of the Doppler shift frequency according to the zero shift amount. By displaying the blood flow velocity obtained by the frequency analysis circuit within the range of the display frequency band, an ultrasonic wave capable of displaying the entire range of the detected Doppler shift frequency (blood flow velocity) can be displayed. A diagnostic device can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明一実施例に係る超音波診断装置の構成を
示すブロック図。 【図2】図1に示したfmax 測定回路の構成を示すブロ
ック図。 【図3】図1に示したバンドパスフィルタのフィルタ通
過周波数帯域△fLPF とADCのサンプリング周波数帯
域△fsampと画像表示装置の表示周波数帯域△fdispと
の関係および高速フーリエ変換器からの出力波形の一例
を示す図。 【図4】図3に示した出力波形をそのまま画像表示装置
で表示した場合の表示波形を示す図。 【図5】図1に示したゼロシフト量設定回路によるゼロ
シフト量に応じてゼロ位置をシフトした場合の図3に示
した出力波形を示す図。 【図6】本実施例の変形例として掲げた表示周波数帯域
△fdispの変化の様子について示す図。 【図7】従来装置のバンドパスフィルタのフィルタ通過
周波数帯域△fLPF とADCのサンプリング周波数帯域
△fsampと画像表示装置の表示周波数帯域△fdispとの
関係および高速フーリエ変換器からの出力波形の一例を
示す図。 【図8】折返り現象の生じやすい逆流の発生しやすい部
位について示す図。 【符号の説明】 1…超音波探触子、2…送波回路、3…受波回路、4…
直交検波回路、6…バンドパスフィルタ、7…アナログ
ディジタル変換器、8…高速フーリエ変換器、9…fma
x 測定回路、10…ゼロシフト設定回路、11…ディジ
タルスキャンコンバータ、12…画像表示装置。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an fmax measuring circuit shown in FIG. FIG. 3 shows the relationship between the filter pass frequency band △ fLPF of the bandpass filter shown in FIG. 1, the sampling frequency band △ fsamp of the ADC, and the display frequency band △ fdisp of the image display device, and the output waveform from the fast Fourier transformer. The figure which shows an example. FIG. 4 is a view showing a display waveform when the output waveform shown in FIG. 3 is directly displayed on an image display device. FIG. 5 is a diagram showing the output waveform shown in FIG. 3 when the zero position is shifted according to the zero shift amount by the zero shift amount setting circuit shown in FIG. 1; FIG. 6 is a view showing a state of change of a display frequency band Δfdisp as a modification of the embodiment. FIG. 7 shows an example of a relationship between a filter pass frequency band △ fLPF of a band pass filter of a conventional device, a sampling frequency band △ fsamp of an ADC, and a display frequency band △ fdisp of an image display device, and an output waveform from a fast Fourier transformer. FIG. FIG. 8 is a diagram showing a portion where a reverse flow is likely to occur in which a turning phenomenon is likely to occur. [Description of Signs] 1 ... Ultrasonic probe, 2 ... Transmission circuit, 3 ... Reception circuit, 4 ...
Quadrature detection circuit, 6: bandpass filter, 7: analog-to-digital converter, 8: fast Fourier converter, 9: fma
x measurement circuit, 10: zero shift setting circuit, 11: digital scan converter, 12: image display device.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 超音波を被検体内に送波し、反射体から
の反射波を受波し、受信信号を得る手段と、 前記受信信号について所定のフィルタ通過周波数帯域に
合致する成分を通過させるフィルタ回路と、 前記フィルタ通過周波数帯域と略同一のサンプル周波数
帯域を有し、前記フィルタ回路の出力をアナログ/ディ
ジタル変換するアナログ/ディジタル変換回路と、 前記アナログ/ディジタル変換回路の出力を周波数分析
することにより前記送波した超音波の血流による反射波
のドプラ偏移周波数を検出して血流速を求める周波数分
析回路と、前記周波数分析回路から出力される前記ドプラ偏移周波
数の最大値を計測する手段と、 前記計測した最大値に基づいてゼロシフト量を算出する
手段と、 前記算出したゼロシフト量に応じて前記ドプラ偏移周波
数の表示範囲を既定する表示周波数帯域のゼロ位置を転
移させ、その表示周波数帯域の範囲内で前記周波数分析
回路で求めた血流速を表示する手段と を具備することを
特徴とする超音波診断装置。
(57) [Claim 1] Means for transmitting an ultrasonic wave into a subject, receiving a reflected wave from a reflector, and obtaining a received signal, and a predetermined filter for the received signal A filter circuit that passes a component that matches a pass frequency band, an analog / digital conversion circuit that has a sample frequency band that is substantially the same as the filter pass frequency band, and that performs analog / digital conversion on the output of the filter circuit; / a frequency analysis circuit for determining the blood flow velocity by detecting the Doppler shift frequency of the reflected wave by the ultrasonic blood flow that the transmitting by frequency analysis of the output of the digital conversion circuit, output from the frequency analysis circuit Doppler shift frequency
Means for measuring the maximum value of the number, and calculating the zero shift amount based on the measured maximum value
Means and the Doppler shift frequency according to the calculated zero shift amount.
The zero position of the display frequency band that defines the display range
Frequency analysis within the range of the displayed frequency band.
Means for displaying the blood flow velocity obtained by the circuit .
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