JPH0233256B2 - - Google Patents

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JPH0233256B2
JPH0233256B2 JP58177229A JP17722983A JPH0233256B2 JP H0233256 B2 JPH0233256 B2 JP H0233256B2 JP 58177229 A JP58177229 A JP 58177229A JP 17722983 A JP17722983 A JP 17722983A JP H0233256 B2 JPH0233256 B2 JP H0233256B2
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JP
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frequency
output
blood flow
doppler
signal
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JPS6068834A (ja
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Shinichi Amamya
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Fujitsu Ltd
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【発明の詳細な説明】 a 発明の技術分野 本発明は超音波パルスドプラ血流計のドプラ信
号表現の周波数帯域改善に関する。
b 技術の背景 超音波パルスドプラ血流計は、所定の繰返し周
波数によりパルス状に超音波をバーストさせて被
検体に向け送信し、該被検体の血流からの反射超
音波を受信し、該受信信号に含まれる超音波送受
信方向の血流のビーム分の速度によるドプラ信号
成分を直交検波にて検出し、該検出出力をサンプ
ル・アンド・ホールドし、該サンプルアンド・ホ
ールド回路の出力により可聴音声を出力したり、
該サンプル・アンド・ホールド回路の出力をスペ
クトラム解析器にてスペクトラム解析して表示し
たりしてドプラ信号を表出して血流速度を計測す
るものである。
超音波工学による血流計には、上述のパルスド
プラ血流計の他にパルス状超音波を使用して受信
信号の相関より血流計測を行う方法もあるが、本
来、血流は計測点を中心に生体の部位や生体条件
特有の流速分布を有するものであつて、該相関に
よる血流計測結果の流速分布は1律に平均化した
結果を出力するため、該流速分布の情報をもたら
すものとしてはパルスドプラ血流計の特徴が生体
診断に重要なものである。すなわち、前述の音声
出力を聴診することやスペクトラム解析結果を視
診することは超音波パルスドプラ血流計の大きな
特長である c 従来技術と問題点 第1図に従来技術による超音波パルスドプラ血
流計の回路構成を系統図にて示し、該従来技術の
超音波パルスドプラ血流計により得られる血流速
度対ドプラ周波数の関係図を第2図に示し、ドプ
ラ信号のスペクトラム図を第3図に示す。
第1図に於て、100はマスタオシレータにて
超音波駆動パルスの繰返し周波数fr、直交検波の
参照波、サンプル・アンド・ホールドのレンジゲ
ードのタイミングをとり、200は駆動部にてこ
の出力により振動子300よりfcなる超音波がバ
ーストして送信され、血流によりドツプラ周波数
fdだけ周波数偏位した周波数fc±fd(正符号は振
動子に近ずく血流を意味する)を同じ振動子30
0にて受信して電気信号に変換し、該電気信号は
受信増幅器4で増幅されて直交検波器5に送ら
れ、直交検波器5は参照波発生器6からの正弦参
照波Sと余弦参照波Cにより該増幅れた電気信号
を5−1及び5−2で夫々乗算検波してドプラ周
波数fdを検出し、該検出信号はサンプル・アン
ド・ホールド回路8に送られてレンジゲート発生
器7で形成されるゲートによりサンプル・アン
ド・ホールドされ、サンプル・アンド・ホールド
回路8の出力は血管壁や心臓壁の動きのドプラ信
号を除去するハイパスフイルタ9を通過し、ハイ
パスフイルタ9の出力は一方は音声出力器11に
より音声に変換されてスピーカ或はイヤホーン1
2より音声出力し、他方はスペクトラム解析器1
3にてスペクトラムに解析され表示部14にてド
プラ信号のスペクトラムが表示される。
上述の系統図に示す従来技術の超音波パルスド
プラ血流計では、パルス状に超音波を受信してい
ること及び直交検波を行うという超音波パルスド
プラ血流計の特徴から、第1図のハイパスフイル
タ9の出力は、横軸に血流速度v、縦軸にドプラ
周波数fdを取つて表わすと、第2図に示す如く、
本来1次関数として一直線に現われる血流速度と
ドプラ周波数の関係が、ドプラ周波数が±1/2fr
(正の符号は血流が振動子に近づくことを表わす)
を変化点(矢印21及び22)として折り返し現象を
呈し、第1図のスペクトラム解析器13の出力で
表わすと、すなわち、横軸にドプラ信号の周波数
fd、縦軸に電圧V(fd)にて表わすと、第3図に
示す如く本来のスペクトラムとしては破線の部分
31にあるべきスペクトラムが32の部分に移つ
て現われる。
上述の折り返し現象はナイキストの理論から致
し方のないことと従来からされて来たが、この現
象が存在する結果、第1図の12のスピーカ又は
イヤホーンからの音声出力は例えば第2図の変化
点21で音声が急に負である逆側へと変化し、計
測者に変化点22(下方の点22)と誤らせる恐
れがあり、又スペクトラムを観測するにも部分3
2は本来31にあるべきものと注意させねばなら
ず誤りを犯させ易いと言う問題点があつた。
d 発明の目的 上述の従来技術の問題点に鑑み、本発明は、超
音波パルスドプラ血流計が有する血流計出力の血
流速度対ドプラ周波数の折り返し現象を無くすよ
うドプラ信号出力回路を改善し、血流速度を聴診
する音声出力と血流速度を視診するドプラ信号の
スペクトラム表示を連結した直線的表現に修正
し、該音声出力及びスペクトラム表示を誤り無く
計測できるようにすることを目的とする。
e 発明の構成 本発明は、繰り返し周波数frなるパルス信号に
より超音波を送受信する超音波パルスドプラ血流
計において、検出されたドプラ信号を所要の周波
数f1だけ上昇せしめる1の周波数シフト手段と、
該ドプラ信号を該周波数f1に繰返し周波数frを加
算した周波数f2だけ周波数上昇せしめる2の周波
数シフト手段と、上述の1の周波数ドプラ信号と
2の周波数シフト手段のそれぞれの出力を加算す
る手段と、該加算手段の出力をして所要の周波数
帯域を通過せしめる帯域通過波ろ手段と、該帯域
通過ろ波手段を通過せる出力を該周波数f1又はf2
だけ周波数下降せしめる3の手段とを有し、該3
の周波数シフト手段の出力を音声出力とスペクト
ラム表示するものであつて、本発明により血流速
度対ドプラ周波数の折り返し現象を無くすことが
でき、上述の本発明の目的を十分達成できる。
f 発明の実施例 本発明の実施内容を、従来技術による第3図に
示したドプラ周波数対出力電圧を例にとり、第4
図に実施順序に従つて番号1、2、…、6を付し
説明し、第5図a、b、c及びdに本発明の実施
例として発明部分の回路構成を系統図にて示し、
第6図に本発明による実施例として超音波パルス
ドプラ血流計の総合回路構成を系統図にて示す。
第4図に於て、図1は従来技術と問題点の項に
て前述した第3図と同等のスペクトラム図を示
す。本発明は第3図のスペクトラム部分32を3
1に移すものであつて、以下説明する順序で実施
される。
第4図に於て、図1に示すスペクトラムを有す
る信号を図2に示す如く所要の周波数f1に周波数
シフトし、さらに該f1にパルスの繰返し周波数fr
を加えたf2(したがつてf2=f1+fr)に図3に示す
如く周波数シフトし、図2と図3の信号を加算し
て図4に示すスペクトルを有する波形に形成し、
図4の中央の周波数成分を取り出すために図5の
如く帯域通過波器174のBPF2を通過せし
め、再び図6に示す如く周波数f1をOHZに周波数
シフトする。
上述の本発明の内容を実施する回路を信号処理
部と称することにして第5図aに示し、該回路は
超音波パルスドプラ血流計の総合回路構成第6図
に於いては17に位置する。第6図に於て第1図
と同一符号は同一対象物を示すが15は帯域通過
波器(以下BPF1と略称する)にて、以下に
説明する本発明による信号処理部11がアナログ
処理のため高周波成分による雑音の影響を避ける
ため所要の周波数帯域のみを通過するようにした
ものであり、該15のBPF1の正弦参照波側の
出力をR、余弦参照波側の出力をIとしてこれら
R,Iが信号処理部17に入力する。
信号処理部17は第5図aに示す如く、17
1,172及び175で示す周波数シフト回路
(以下シフト回路と略称する)1,2及び3と1
74で示す帯域通過波器2(以下BPF2と略
称する)及び173で示す加算回路より成る。
第5図aの信号処理部17は上述の如く信号R
及びIを入力し、該R,Iは夫々171のシフト
回路1,172のシフト回路2に入力し、171
のシフト回路1は第5図bに示す如く周波数f1
発振器(f1OSCと略称する)171−1にて周波
数f1を発振しRとf1との乗算器172−2へ入力
し、またf1は90°移相器171−4に入力して90゜
移相されて該90゜移相されたf1とIの乗算器17
1−3に入力し、乗算器171−2及び171−
3の出力は加算回路171−5にて加算されてド
プラ信号fdをf1だけ周波数シフトした信号を出力
する。
172のシフト回路2の動作も上述と同様であ
るが第5図cに示す如く、f1OSC171−1の代
りにf1OSCの出力周波数f1よりパルス繰返し周波
数frだけ高い周波数f2(=f1+fr)なる信号を出力
するf2OSC172−1を用い、以下171のシフ
ト回路1のf1と同様な働きをする。
171及び172のシフト回路1及び2の出力
は第5図aの加算回路173で加算され、174
の174のBPF2にて聴診に必要なドプラ信号
の周波数に帯域設定されたBPFを通過して17
5のシフト回路3に送られる。
第5図dは第5図aの175のシフト回路3を
示す。シフト回路3は174のBPF2の出力と
171のシフト回路1で作られたf1を入力とし、
乗算器175−1はf1とBPF2の出力の乗算を行
い、乗算器175−2はf1を90゜進相器で進相さ
せたものとBPF2の出力を乗算し、該各乗算器
の出力はローパスフイルタ175−4及び175
−5を通過させて正弦参図波側の出力と余弦参
照波側の出力に分離して周波数下降のシフトを
行つている。
第6図に於て、信号処理部17の出力及び
は音声出力器11を経てスピーカ或はイヤホーン
12より折り返し現象の無い連続した音声を出力
し、又、該出力及びはスペクトラム解析器で
解析され、表示部14にても折返しの無い連続し
たスペクトラム表示がされる。
尚、第5図aに示した174のBPF2は前述
した如く所要の周波数帯域でミラー現象を無くし
た連続したドプラ信号のスペクトラムを波する
波器であるが、この所要の周波数帯域を計測結
果のドプラ周波数に合わせて自動的に選択するこ
ともできる。第7図は波器の通過周波数帯域自
動選択回路構成を系統図にて示したもので、当然
のことながら血流速度はドプラ計測に依らない他
の手段例えば相互相関検出形流速計(特願昭56−
092792名称“超音波流速計”にて本発明と同一発
明者が昭和56年6月16日に特許出願済)にて計測
されなければならない。
第7図のDET174−1は相互相関検出形流
速計であつて、これより血流速度がアナログ信号
で出力する。該アナログ信号はアナログデイジタ
ル変換器A/D174−2でデイジタル信号に変
換されマルチプロセツシングユニツトMPU17
4−3に入力する。MPU174−3には予め標
準帯域を例えば−1/2fr〜+1/2frの如く設定させ
ておき、この帯域を超える入力に対しては該入力
により自動的に帯域拡張するよう後述のフイルタ
の周波数上下限遮断周波数を決定し該決定通知を
出力する機能を持たせておく。該遮断周波数は発
振器OSC174−4及び分周器として使用する
プログラマブルインターバルタイマPIT174−
5にて作成され、PITI174−5はMPU174
−3からの入力指示を受けて遮断周波数を選択し
て帯域通過フイルタ174−6に出力する。
帯域通過フイルタ174−6はハイパスフイル
タHPFとローパスフイルタLPFを形成するスイ
ツチド・キヤバシタ・フイルタSCF,HPF17
4−61及びSCF,LPF174−62より成り
PITI174−5からの入力によりMPU174−
3により指定された周波数帯域の帯域波器を形
成する。
したがつて、第5図aの174のBPF2に上
述の第7図の周波数特性が自動的に可変な帯域通
過波器を適用すれば、波器の通過帯域を血流
速度に応じて自動的に適正に選択させることがで
きる。以上は、第7図に示す波器には相互関係
の手法を使用した血流計ですでに血流速は求めら
れていることになるが、“技術の背景”の項に述
べた如く、全体の血流を通しての詳細な情報を得
るために更にドプラ血流速度の聴診、視診による
精密な診断を必要とすることがあることを示して
いる。
g 発明の効果 本発明により、従来から問題であつた超音波パ
ルスドプラ血流計の計測結果に生じていた折り返
し現象を除去することができ、血流速度の広い計
測範囲に亘つて連続的に音声出力やドプラ信号の
スペクトラムを出力することができ、超音波パル
スドプラ血流計の聴診や視診に誤診が無くなり、
超音波パルスドプラ血流計による高度な生体診断
がより簡便により高信頼にできる点で極めて大き
な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図に従来技術による超音波パルスドプラ血
流計の回路構成を系統図にて示し、該従来技術の
超音波パルスドプラ血流計によつて得られる血流
速度対ドプラ周波数の関係図を第2図に示し、ド
プラ信号のスペクトラム図を第3図に示す。第4
図に本発明の実施順序をドプラ信号のスペクトラ
ム図にて示し、第5図aに本発明の実施例の回路
構成を系統図にて示し、第5図bに第5図aのシ
フト回路1を系統図にて示し、第5図cにシフト
回路2を系統図にて示し、第5図dにシフト回路
3を系統図にて示し、第7図に第5図aの周波数
帯域波器を自動的に周波数帯域選定する場合の
回路構成を系統図にて示し、第6図に本発明によ
る超音波パルスドプラ血流計の実施例の総合系統
図を示す。 全図を通じ同一符号は同一対象物を示し、15
は周波数帯域通過波器、1,17は信号処理部
を示し、171,172及び175はシフト回路
1,2及び3を示し、173は加算回路、174
は周波数帯域通過波器2を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 繰り返し周波数frなるパルス信号により超音
    波を送受信する超音波パルスドプラ血流計におい
    て、 検出されたドプラ信号を所要の周波数f1だけ上
    昇せしめる1の周波数シフト手段と、該ドプラ信
    号を該周波数f1に繰返し周波数frを加算した周波
    数f2だけ周波数上昇せしめる2の周波数シフト手
    段と、上述の1の周波数シフト手段と2の周波数
    シフト手段のそれぞれの出力を加算する手段と、
    該加算手段の出力をして所要の周波数帯域を通過
    せしめる帯域通過ろ波手段と、該帯域通過ろ波手
    段を通過せる出力を該周波数f1又はf2だけ周波数
    下降せしめる3の手段とを有し、該3の周波数シ
    フト手段の出力を音声出力とスペクトラム表示す
    ることを特徴とする超音波パルスドプラ血流計。
JP17722983A 1983-09-26 1983-09-26 超音波パルスドプラ血流計 Granted JPS6068834A (ja)

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