JPH0613029B2 - Ultrasonic Doppler blood flow measurement device - Google Patents

Ultrasonic Doppler blood flow measurement device

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JPH0613029B2
JPH0613029B2 JP22727584A JP22727584A JPH0613029B2 JP H0613029 B2 JPH0613029 B2 JP H0613029B2 JP 22727584 A JP22727584 A JP 22727584A JP 22727584 A JP22727584 A JP 22727584A JP H0613029 B2 JPH0613029 B2 JP H0613029B2
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blood flow
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欧太郎 安東
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は広い範囲の血流速度の測定を可能とする超音波
ドプラ血流測定装置に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic Doppler blood flow measuring device capable of measuring a blood flow velocity in a wide range.

[発明の技術的背景とその問題点] 一般に、血圧測定は検診の際に広く利用されているが、
精密検診を必要とする場合にはさらに詳細な資料が必要
とされ、血流速度の測定が必要とされる場合がある。
又、この血流速度の測定は、例えば心臓を診断する場合
に重要な要因となる。
[Technical Background of the Invention and its Problems] Generally, blood pressure measurement is widely used in medical examinations.
If detailed examination is required, more detailed information is required, and blood flow velocity measurement may be required.
In addition, the measurement of the blood flow velocity is an important factor when diagnosing the heart, for example.

上記血流を測定する装置としては、一般に超音波を血流
部分に送波(送信)し、その部分から反射されて戻って
くる超音波の周波数が、その血流速度に応じてシフトす
るドプラ効果を利用して測定する超音波ドプラ血流測定
法が用いられる。
As a device for measuring the above blood flow, generally, a Doppler wave that transmits (transmits) an ultrasonic wave to a blood flow portion, and the frequency of the ultrasonic wave that is reflected back from the blood flow portion is shifted according to the blood flow velocity. An ultrasonic Doppler blood flow measurement method, which measures by utilizing the effect, is used.

即ち、第6図に示すように、体表1に圧接させた送波探
触子2から周波数の超音波を血管3に向けて発射
し、該血管3内の血球からの反射波を、受波用の探触子
4で受波すると、反射信号からの周波数は、血流速度
Vによってドプラシフトし、 となる。ただしcは音速であり、α,βは血管3の血流
方向と、送波用及び受波用探触子2,4の送波あるいは
受波方向となす角度である。
That is, as shown in FIG. 6, an ultrasonic wave having a frequency o is emitted from the wave-transmitting probe 2 pressed against the body surface 1 toward the blood vessel 3, and a reflected wave from the blood cells in the blood vessel 3 is generated. When received by the receiving probe 4, the frequency from the reflected signal is Doppler-shifted by the blood flow velocity V, Becomes Here, c is the speed of sound, and α and β are angles formed by the blood flow direction of the blood vessel 3 and the transmitting or receiving directions of the transmitting and receiving probes 2 and 4.

上記送波用及び受波用探触子を同一の探触子とした場合
にはα=β(=θ)となり、一般にV《cの条件を入れ
て、上式を =(1−2Vcosθ/c)…(2) と近似できる。ドプラ偏移周波数を(=−
とすると、上記(2)式は =−2cosθV/c…(3) となる。この式から血流速度Vは となる。
When the above-mentioned transmitting and receiving probes are the same probe, α = β (= θ), and in general, the condition of V << c is entered, and the above equation is expressed as = (1-2Vcosθ / c) o ... (2) can be approximated. The Doppler shift frequency is d (= -o )
Then, the above equation (2) becomes d = −2cos θV o / c (3). From this equation, the blood flow velocity V is Becomes

上記超音波ドプラ血流測定法において、連続波を用いる
と、距離方向の分解能が得られないため体表付近の血管
と深部側の血管からの反射信号が混入してしまうので、
この点を解決するために連続的に変調を施したM系列変
調法等があるが、送受波するためには2つの探触子が必
要となってしまう不便がある。
In the ultrasonic Doppler blood flow measurement method, if a continuous wave is used, the reflection signals from the blood vessels near the body surface and the blood vessels on the deep side are mixed because resolution in the distance direction cannot be obtained,
In order to solve this point, there is an M-sequence modulation method in which modulation is continuously performed, but there is the inconvenience that two probes are required to transmit and receive waves.

一方、パルス的に送信するパルス変調ドプラ法(パルス
ドプラ法)は、送受同一の探触子で行い得ると共に、送
信パルス発生回路と受信回路の一部をBモードの超音波
診断装置と共用できるので、現在広く用いられている。
On the other hand, the pulse-modulated Doppler method (pulse Doppler method) for transmitting in a pulsed manner can be performed by the same probe for transmission and reception, and part of the transmission pulse generation circuit and the reception circuit can be shared with the B-mode ultrasonic diagnostic apparatus. , Currently widely used.

第7図は上記パルスドプラ法を利用した従来装置の代表
例を示す。
FIG. 7 shows a typical example of a conventional device using the pulse Doppler method.

送受用の超音波探触子(超音波トランスデューサ)11
は送信パルス発生回路12から送信パルスが印加される
よう接続されていると共に、受波した信号を高周波増幅
器13で増幅し、2つの混合器14a,14bの各一方
の入力端から入力させる。
Ultrasonic probe (ultrasonic transducer) 11 for transmission and reception
Is connected so that the transmission pulse is applied from the transmission pulse generation circuit 12, and the received signal is amplified by the high frequency amplifier 13 and input from one input end of each of the two mixers 14a and 14b.

上記2つの混合器14a,14bは、発振器15から出
力されるキヤリア周波数の発振波を移相回路16で
位相シフトさせて、お互いに90°の位相差を有する1
組の直交信号(cos2π,sin2πt)が他方の
入力端から入力され、上記一方及び他方の入力端からそ
れぞれ入力された信号とを混合して直交位相検波を行う
ようにしてある。
The two mixers 14a and 14b phase-shift the oscillating wave of the carrier frequency o output from the oscillator 15 by the phase shift circuit 16 so that they have a phase difference of 90 ° with each other.
Set of quadrature signals (cos2π o, sin2π o t) is input from the other input terminal, it is to perform the quadrature phase detection by mixing the signals input from the one and the other input terminal described above.

尚、上記発振器15の発振波は分周回路17で分周され
て、該分周回路17から超音波パルスの繰り返し周波数
のパルスを出力し、このパルスにて送信パルス発
生回路12を制御している。又、この分周回路17の分
周パルスは遅延回路18で送信タイミングよりも、所定
の時間遅延され、つまり対象とする血管部分からの受信
信号のみを分離取り出すための遅延時間の後、1対のサ
ンプルホールド回路19a,19bにサンプリングパル
スを印加して各混合器14a,14bの検波出力をそれ
ぞれサンプルホールドする。このサンプルホールドされ
た信号はそれぞれのカットオフ周波が/2の1対の
ローパスフィルタ20a,20bを通して、ドプラ偏移
周波数成分のみが濾波される。この濾波された信号はA
/D変換器21a,21bでディジタル化された複素信
号にされ、高速フーリエ変換(FFT)回路22で周波
数分析が行われる。しかして、周波数分析された信号
は、ディジタルスキャンコンバータ(DSC)23を経
てテレビモニタ24に表示される。尚、上記位相が90
°異る2系統の信号を用いることによって、FFT回路
22の実軸・虚軸に入力して、周波数分析と共に、ドプ
ラ偏移の順逆(つまり血流方向)を分離検出できるよう
にしてある。
The oscillating wave of the oscillator 15 is divided by the frequency dividing circuit 17, and a pulse having an ultrasonic pulse repetition frequency of r is output from the frequency dividing circuit 17, and the transmission pulse generating circuit 12 is controlled by this pulse. is doing. The frequency-divided pulse of the frequency-dividing circuit 17 is delayed by the delay circuit 18 by a predetermined time from the transmission timing, that is, after a delay time for separating and extracting only the reception signal from the target blood vessel portion, one pair Sampling pulses are applied to the sample and hold circuits 19a and 19b to sample and hold the detection outputs of the mixers 14a and 14b. Only the Doppler shift frequency component of the sample-held signal is filtered through a pair of low-pass filters 20a and 20b each having a cutoff frequency of r 2/2. This filtered signal is A
The / D converters 21a and 21b convert it into a digitalized complex signal, and the fast Fourier transform (FFT) circuit 22 performs frequency analysis. Then, the frequency-analyzed signal is displayed on the television monitor 24 through the digital scan converter (DSC) 23. The phase is 90
By using the signals of two different systems, the signals are input to the real axis and the imaginary axis of the FFT circuit 22 so that the forward and reverse of the Doppler shift (that is, the blood flow direction) can be separately detected together with the frequency analysis.

このように構成された従来例の動作を以下に説明する。The operation of the conventional example thus configured will be described below.

送信パルス発生回路12から周期1/毎に送信パル
スが探触子11に印加され、第8図に示すキャリア周波
の超音波パルスが発射される。
A transmission pulse is applied from the transmission pulse generation circuit 12 to the probe 11 every cycle 1 / r , and an ultrasonic pulse having a carrier frequency o shown in FIG. 8 is emitted.

この場合の周波数スペクトラムは第9図(a)及び
(b)に示すように、キャリア周波数を中心周波数
とするものと、その両側に繰り返し周波数を間隔と
する成分、つまり±n(n=1,2,…)で表
わされるものとからなる。この送信パルスが運動する対
象物、つまり血管内で速度Vの血球で反射されると、そ
の反射信号の周波数スペクトラムは任意の送信パルスの
スペクトラム成分をη(=+n,n=0,
1,2…ここでηはnを小さくしたもので両者は記号的
には等しい)で表わすと、前述の第(2)式で与えられ
る(但しηで置換する。)。従って、その周波
数成分ηに対するドプラ偏移周波数ηd(=−
η)は、前述の第(3)式に相当する ηd=−2COSθη/c となり、第9図(c)に示すように破線で示す各送信パ
ルススペクトラムから実線で示す周波数位置にシフトし
たものとなる。従って、ドプラシフトした反射信号にお
けるスペクトル成分は、に対するドプラ偏移を
doとすると、 で表わされる。尚、n=0,1,2…である。
As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the frequency spectrum in this case has a center frequency at the carrier frequency o and a component having a repetition frequency r on both sides thereof, that is, o ± n r ( n = 1, 2, ...). When this transmission pulse is reflected by a moving object, that is, a blood cell having a velocity V in a blood vessel, the frequency spectrum of the reflection signal shows the spectrum component of an arbitrary transmission pulse as η (= o + n r , n = 0,
1, 2 ... Here, η is a symbol in which n is made small and both are symbolically equal), and is represented by the above-mentioned equation (2) (however, o is replaced by η ). Therefore, the Doppler shift frequency ηd for that frequency component eta (= -
η ) is ηd = -2COSθ η / c corresponding to the above-mentioned equation (3), and is obtained by shifting each transmission pulse spectrum shown by the broken line to the frequency position shown by the solid line as shown in FIG. 9 (c). Becomes Therefore, the spectral components in the Doppler-shifted reflected signal have a Doppler shift with respect to o .
If you say do , It is represented by. Note that n = 0, 1, 2, ...

上記ドプラシフト成分を有する反射信号は超音波探触子
11で受信されて電気信号に変換され、高周波増幅器1
3で増幅された後、混合器14a,14bに入力され、
発振器15の周波数の発振波を位相シフトさせた局発出
力と混合され、その和の周波数及び差の周波数成分に変
換される。この信号の差信号が取り出され、遅延回路1
8を経たサンプリングパルスが印加されるサンプルホー
ルド回路19a,19bによって、対象とする血管部分
の反射信号のみが取り込まれる。この取り込まれた信号
はカットオフ周波数が/2のローパスフィルタ20
a,20bで濾波される。これは第9図(c)に示すよ
うに、等価的に元のスペクトラム周波数を中心とし
て±/2の帯域を持つ帯域フィルタを通したものと
同等であり、スペクトラム周波数に対するドプラ偏
移周波数doのみを検出する。
The reflected signal having the Doppler shift component is received by the ultrasonic probe 11 and converted into an electric signal, and the high frequency amplifier 1
After being amplified by 3, it is input to the mixers 14a and 14b,
The oscillating wave of the frequency of the oscillator 15 is mixed with the phase-shifted local output, and is converted into the sum frequency component and the difference frequency component. The difference signal of this signal is taken out, and the delay circuit 1
Only the reflection signal of the target blood vessel portion is captured by the sample hold circuits 19a and 19b to which the sampling pulse having passed 8 is applied. This captured signal is a low-pass filter 20 with a cutoff frequency of r / 2.
Filtered at a, 20b. As shown in FIG. 9 (c), this is equivalent to passing through a bandpass filter having a band of ± r / 2 centered on the original spectrum frequency o , and the Doppler shift with respect to the spectrum frequency o . Only the frequency do is detected.

なお実際には、サンプルホールドを行う関係上検出され
たドプラ偏移は第10図に示す如くdoのみならず他
のドプラ成分dηを含み、スペクトラムの広がりが生
じ、第9図(c)の表記法は厳密さを欠くが、以下の説
明においてもスペクトラム成分doのみに着目しても
不都合を生じないので、説明を簡略化するため第9図
(c)に示したような模式的表記法を用いる。
Actually, the Doppler shift detected in relation to performing the sample hold includes not only do as shown in FIG. 10 but also other Doppler components , and the spread of the spectrum occurs, resulting in the notation of FIG. 9 (c). The method lacks rigor, but in the following description, focusing on only the spectrum component do does not cause any inconvenience, and therefore the schematic notation as shown in FIG. 9C is used to simplify the description. To use.

上記従来の装置においてカットオフ周波数が/2の
ローパスフィルタ20a,20bを用いるのは隣接する
スペクトラム成分のドプラ偏移の混入を防ぐ為であり、
それ故/2のドプラ偏移が生じる血流速度
max、つまり第(4)式において=±/2
を代入したもの、つまり がパルスドプラ法を用いた従来装置における測定可能と
なる最大血流速度となり、これ以上の血流速度は測定で
きないという欠点があった。
In the above conventional device, the low-pass filters 20a and 20b having a cutoff frequency of r / 2 are used to prevent mixing of Doppler shift of adjacent spectrum components.
Therefore, a blood flow velocity V max causing a Doppler shift of r / 2, that is, d = ± r / 2 in the equation (4).
Substituting, that is, Is the maximum blood flow velocity that can be measured by the conventional apparatus using the pulse Doppler method, and there is a drawback that a blood flow velocity higher than this cannot be measured.

[発明の目的] 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、検出
可能となる最大血流速度が超音波パルスの繰り返し周波
によつて制限されることなく大きな血流速度も検
出できる超音波ドプラ血流測定装置を提供することを目
的とする。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and a maximum blood flow velocity that can be detected is not limited by the repetition frequency r of the ultrasonic pulse, and a large blood flow velocity can be detected. An object is to provide an ultrasonic Doppler blood flow measuring device.

[発明の概要] 本発明は受信超音波信号のドップラ偏移に追随し、仮想
的な中心周波数が変化するトラッキングフィルタを形成
する帰還ループを設け、このトラッキングフィルタを通
して信号の周波数偏移を検出表示する構成とすることに
よって、殆んどドプラシフト量(幅)に制約されること
なく、大きな血流速度でも検出できるようにしてある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention follows a Doppler shift of a received ultrasonic signal and provides a feedback loop that forms a tracking filter whose virtual center frequency changes, and detects and displays the frequency shift of the signal through this tracking filter. With such a configuration, it is possible to detect a large blood flow velocity without being restricted by the Doppler shift amount (width).

[発明の実施例] 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。Embodiments of the Invention Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

第1図及び第2図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は第1実施例の構成の主要部を示し、第2図は第1実施
例における主要部としてのトラッキングフィルタの動作
を説明するための図である。
1 and 2 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a main part of the configuration of the first embodiment, and FIG. 2 shows a tracking filter as a main part in the first embodiment. It is a figure for demonstrating operation.

図示しない送信パルス発生回路から中心周波数が
高周波がを繰り返し周波数とする周期1/のパ
ルスで超音波探触子に印加され、前述における第8図に
示す超音波送信パルスが対象物側に発射される。しかし
て、探触子で受波され電気信号に変換された(超音波)
反射信号は高周波増幅回路で増幅され、トラッキングフ
ィルタを構成する第1の1対の混合器34a,34bの
一方の入力端に入力される。これら混合器34a,34
bは、電圧制御発振器(VCO)35の出力信号に周波
outを移相回路36によって、互いに90°の位相
差を有する1組の直交信号とされた各信号が他方の入力
端から入力され、これら入力信号を混合(第1検波)し
て出力する。これら第1検波された信号における差信号
は、それぞれ1対のサンプルホールド回路39a,39
bに入力される。しかして前述の従来装置と同様に、サ
ンプルホールド回路39a,39bに入力された信号
は、周波数の発振波を分周回路で分周し、さらに遅
延回路を介して、周期1/毎にサンプルホールド回
路39a,39bに印加されるサンプリングパルスでサ
ンプルホールドされる。このサンプルホールドされた信
号はローパスフィルタ40a,40bで濾波され、第2
の1対の混合器41a,41bの各一方の入力端に印加
される。
A high frequency wave having a center frequency of o is applied to the ultrasonic probe from a transmission pulse generating circuit (not shown) with a pulse of a cycle 1 / r having a repetition frequency of r , and the ultrasonic wave transmission pulse shown in FIG. Is fired to the side. Then, it was received by the probe and converted into an electric signal (ultrasonic wave).
The reflected signal is amplified by the high frequency amplifier circuit and is input to one input end of the first pair of mixers 34a and 34b forming the tracking filter. These mixers 34a, 34
In b, the frequency out is added to the output signal of the voltage controlled oscillator (VCO) 35 by the phase shift circuit 36, and each set of quadrature signals having a phase difference of 90 ° is inputted from the other input end, These input signals are mixed (first detection) and output. The difference signals in the first detected signals are paired with sample-hold circuits 39a and 39a, respectively.
Input to b. Then, similarly to the above-described conventional device, the signals input to the sample hold circuits 39a and 39b are divided by the frequency dividing circuit into oscillating waves of frequency o , and further, through the delay circuit, at every cycle 1 / r . The sample and hold circuits 39a and 39b are sampled and held by the sampling pulse applied thereto. This sample-and-hold signal is filtered by the low-pass filters 40a and 40b,
Is applied to one input end of each of the pair of mixers 41a and 41b.

尚、これらローパスフィルタ40a,40bのカットオ
フ周波数は/2あるいはさらに狭帯域でも良い。1
対の混合器41a,41bは、局部発振器42から出力
される比較的低い周波数(例えばの数倍〜数1
0倍程度)の発振波が位相回路43を通して、互いに9
0°の位相差を有するものにされた直交信号がそれぞれ
他方の入力端に印加される。これら混合器41a,41
bの混合出力は、加算器44で加算された後、周波数/
電圧(F/V)変換器45に入力され、周波数が
信号が入力されると、変換係数をgとして、 E=g() なる電圧出力がF/V変換器45から出力されるように
なつている。
The cutoff frequencies of the low-pass filters 40a and 40b may be r / 2 or a narrower band. 1
The pair of mixers 41a and 41b have a relatively low frequency 1 (for example, several times r to several 1) output from the local oscillator 42.
0 times) oscillation waves pass through the phase circuit 43 and
The quadrature signals that have a phase difference of 0 ° are applied to the other input ends. These mixers 41a, 41
The mixed output of b is added by the adder 44, and then the frequency /
When a signal of frequency x is input to the voltage (F / V) converter 45, a voltage output of E = g ( x - 1 ) is output from the F / V converter 45 with the conversion coefficient as g. It is getting done.

上記F/V変換器45の出力は、表示装置へ送られると
共に、ローパスフィルタ46を通して、上記VCO35
の周波数制御入力端に印加され、この入力端に印加され
る電圧レベルによつて、その出力周波数outを可変制
御する。このように構成された第1実施例においては、
ドプラ信号の偏移に追随してVCO35の周波数が可変
されて、これと共にフィルタの中心周波数がドプラ偏移
に追随するトラッキングフィルタとして機能する帰還ル
ープが形成されていることが、その特徴となっている。
The output of the F / V converter 45 is sent to a display device and is passed through a low-pass filter 46 to output the VCO 35.
Is applied to the frequency control input terminal, and the output frequency out is variably controlled according to the voltage level applied to this input terminal. In the first embodiment configured as described above,
The characteristic is that the frequency of the VCO 35 is varied in accordance with the deviation of the Doppler signal, and a feedback loop is formed which functions as a tracking filter in which the center frequency of the filter follows the Doppler deviation. There is.

このように構成された第1実施例の動作を以下に説明す
る。
The operation of the first embodiment thus configured will be described below.

いま、受信高周波信号の成分を前述の(5)式に示すよ
うにdo±n{1+(do)}と
し、VCO35の出力周波数を+Δとすると、1
対の混合器34a,34bにより混合された信号の差成
分はdo−Δ±n{1+(do)}と
なる。(図示していないが混合器34a,34bの出力
側には高周波除去のためのローパスフィルタが組込まれ
ているものとし、和成分は考えない) サンプルホールド回路39a,39bおよびローパスフ
ィルタ40a,40bを通った後の周波数成分は(
do−Δ)のみとなる。(前述したようにサンプルホ
ールすることにより生じるスペクトラムの広がりについ
ては割愛する。)この信号と周波数の直交信号を第
2の1対の混合器41a,41bで混合し、加算器44
で加算すると周波数成分は+(do−Δ)とな
る。この信号は周波数がの入力信号に対し、出力電
圧Eがg()となる入力出特性を示すF/V
変換器45によって、g{+(do−Δ)−
}=g(do−Δ)のレベルの信号に変換され
る。この信号は、入力電圧レベルがEに対し、その出力
周波数がout+hEとなる周波数に変換するV
CO35によって、+h{g(do−Δ)}の
周波数の信号に変換される。ところで、最初のVCO3
5の周波数は+Δであったので、帰還ループを構
成することによって、 +h{g(do−Δ)} =+Δ を満たすようにVCO35の出力周波数+Δある
いはΔがロックする。つまり にロックするようになる。
Now, assuming that the component of the received high frequency signal is o + do ± n r {1+ ( do / o )} as shown in the above equation (5) and the output frequency of the VCO 35 is o + Δ, 1
The difference component of the signals mixed by the pair of mixers 34a and 34b becomes do −Δ ± n r {1+ ( do / o )}. (Although not shown, it is assumed that a low-pass filter for removing high frequencies is incorporated on the output side of the mixers 34a, 34b, and the sum component is not considered.) The sample hold circuits 39a, 39b and the low-pass filters 40a, 40b After passing, the frequency component is (
do- Δ) only. (As described above, the spread of the spectrum caused by the sample hole is omitted.) This signal and the orthogonal signal of frequency 1 are mixed by the second pair of mixers 41a and 41b, and the adder 44 is added.
When added with, the frequency component becomes 1 + ( do- Δ). This signal is an F / V that exhibits an input / output characteristic in which the output voltage E is g ( x - 1 ) with respect to the input signal of frequency x.
By the converter 45, g { 1 + ( do −Δ) −
1 } = g ( do −Δ) level signal. This signal has a V level that converts the input voltage level to E and the output frequency to a frequency at which out is o + hE.
The CO 35 converts the signal into a signal having a frequency of o + h {g ( do- Δ)}. By the way, the first VCO3
Since the frequency of 5 was o + Δ, the output frequency o + Δ or Δ of the VCO 35 is locked so as to satisfy o + h {g ( do− Δ)} = o + Δ by forming a feedback loop. That is To lock in.

上式において、F/V変換器45の変換係数gとVCO
35の変換係数hの積ghが十分大きければ Δ≒do となり、VCO35の発振周波数は元の受信信号の1つ
のスペクトラム成分のドプラ偏移にほぼ追随することが
わかる。
In the above equation, the conversion coefficient g of the F / V converter 45 and the VCO
If 35 product gh of transform coefficients h of sufficiently large delta ≒ do next, the oscillation frequency of the VCO35 it can be seen that substantially follow the Doppler shift of one spectral component of the original received signal.

上記のように受波した超音波信号におけるドプラ偏移周
波数doの偏移量に伴いVCO35の発振周波数も偏
移するので、第1の1対の混合器34a,34bの出力
周波数minとなり、ローパスフィルタ40a,40bは非常に狭帯
域のもので良いことがわかる。実際には血流速自体が分
布を持ち、また既に述べたようにサンプルホールドを行
うことによってもスペクトラムが広がるので、ローパス
フィルタ40a,40bのカットオフ周波数は/2
以下で適切な値に選定すれば良い。なお、このようにド
プラ偏移に追随するVCO出力と混合した後ローパスフ
ィルタを通した帰還ループを構成したフィルタ特性は元
の高周波領域に戻して考えた場合、等価的には第2図に
示すように、VCO周波数を帯域中心とする帯域フィル
タをかけるのと同じことになる。
Since the oscillation frequency of the VCO 35 also shifts with the shift amount of the Doppler shift frequency do in the ultrasonic signal received as described above, the output frequency min of the first pair of mixers 34a and 34b is Therefore, it can be seen that the low-pass filters 40a and 40b may have a very narrow band. In practice, the blood flow velocity itself has a distribution, and the spectrum is widened by performing sample hold as described above. Therefore, the cutoff frequencies of the low-pass filters 40a and 40b are r 2/2.
The appropriate value may be selected below. It should be noted that, when the filter characteristics that constitute the feedback loop through the low-pass filter after being mixed with the VCO output following the Doppler shift in this way are considered by returning to the original high frequency region, they are equivalently shown in FIG. Thus, it is the same as applying a bandpass filter centering the VCO frequency.

即ち、第2図(a)に示すように破線で示す送信パルス
のスペクトラムに対し、反射信号がdoだけドプラシ
フトして実線で示すスペクトラムになつた場合、第1実
施例における帰還ループによって、VCO出力周波数
が、上記ドプラシフト量doに追随して変化する。こ
のドプラシフト量doが同図(a)のように小さくて
も、同図(b)ように大きくなっても、その変化量に追
随して変化する。つまり、フィルタの中心周波数が、殆
んどドプラシフトしたスペクトラム位置に(追随して)
ロックされることになるため、ドプラシフト量が
2を越えても、(従来例における)隣接するスペクトラ
ム成分の混入ということが起きず、従来例のパルスドプ
ラ装置におけるパルス繰り返し周波数(PRF)に制約
されてしまうことを解消でき、このPRFに影響されな
いで血流速度を検出できる。このように機能するフィル
タは一般にトラッキングフィルタと呼ばれる。
That is, when the reflected signal is Doppler-shifted by do and becomes the spectrum shown by the solid line with respect to the spectrum of the transmission pulse shown by the broken line as shown in FIG. 2 (a), the VCO output is generated by the feedback loop in the first embodiment. The frequency changes following the Doppler shift amount do . Even if the Doppler shift amount do is small as shown in FIG. 9A or becomes large as shown in FIG. 7B, it changes in accordance with the change amount. In other words, the center frequency of the filter is (following) the spectrum position that is almost Doppler-shifted.
Since it is locked, the Doppler shift amount is r /
Even if the number exceeds 2, the adjacent spectrum components (in the conventional example) do not mix, and it is possible to solve the limitation of the pulse repetition frequency (PRF) in the pulse Doppler device in the conventional example, which is not affected by this PRF. Blood flow velocity can be detected with. A filter that functions in this way is generally called a tracking filter.

このように構成及び動作する第1実施例ではF/V変換
器45の出力がそのままドプラ偏移の平均周波数に相当
するので、この電圧の時間変化をCRT等に表示すれば
良い。尚、上記第2のローパスフィルタ46を通した電
圧をCRT等で表示しても良い。
Since the output of the F / V converter 45 directly corresponds to the average frequency of the Doppler shift in the first embodiment configured and operated in this manner, the time change of this voltage may be displayed on the CRT or the like. The voltage passed through the second low pass filter 46 may be displayed on a CRT or the like.

第3図及び第4図は本発明の第2実施例に係り、第3図
は第2実施例の主要部を示し、第4図はその動作の説明
用のものである。
3 and 4 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 shows a main part of the second embodiment, and FIG. 4 is for explaining the operation thereof.

尚、第1実施例と同一要素には同符号を付けてあり、そ
の説明を省く。
The same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

1対のローパスフィルタ40a,40bの各出力信号は
さらに第3の1対の混合器51a,51bの各一方の入
力端に印加され、これら混合器51a,51bの各他方
の入力端にはVCO35の出力信号を移相回路36で互
いに90°の位相差に移相シフトされた信号が印加さ
れ、これら印加された両信号を混合して第2の加算器5
2に出力するようにしてある。この加算器52の加算出
力はさらに第4の1対の混合器53a,53bの各一方
の入力端に印加される。しかして、これら混合器53
a,53bは他方の各入力端に、局部発振器54で発振
された周波数の信号を、移相回路55で90°の位
相差の信号にされた直交信号が印加され、これら両入力
端にそれぞれ印加された信号を混合してその和及び差の
周波数の信号として出力する。各混合器53a,53b
から出力される各信号は、高周波成分を除去するローパ
スフィルタ57a,57b(ただし、カットオフ周波数
/2よりは十分大きい)を通された後、周波数
doの直交信号は1対のA/D変換器58a,58bで
複素ディジタル信号に変換されてFFT回路59に入力
される。
The output signals of the pair of low-pass filters 40a, 40b are further applied to one input end of each of the third pair of mixers 51a, 51b, and the VCO 35 is applied to each of the other input ends of these mixers 51a, 51b. Is applied to the output signal of the phase shifter circuit 36 with a phase difference of 90 ° with respect to each other.
It outputs to 2. The addition output of the adder 52 is further applied to one input end of each of the fourth pair of mixers 53a and 53b. Then, these mixers 53
The signals a and 53b, to which the quadrature signal obtained by converting the signal of the frequency o oscillated by the local oscillator 54 into the signal of the phase difference of 90 ° by the phase shift circuit 55 is applied to the other input ends of both a and 53b, are applied to both of these input ends. The applied signals are mixed and output as signals of the sum and difference frequencies. Each mixer 53a, 53b
Each of the signals output from is passed through the low-pass filters 57a and 57b (however, the cutoff frequency is sufficiently larger than r / 2) for removing high frequency components,
The quadrature signal do is converted into a complex digital signal by a pair of A / D converters 58a and 58b and input to the FFT circuit 59.

上記FFT回路59で周波数分析がされた信号は、DS
C60を経てテレビモニタ61に表示される。なお、こ
のDSC60には血流測定を行わない場合、Bモードの
信号が入力され、テレビモニタ61で超音波断層像を表
示できるようにしてある。
The signal frequency-analyzed by the FFT circuit 59 is DS
It is displayed on the television monitor 61 via C60. When the blood flow is not measured in the DSC 60, a B-mode signal is input so that an ultrasonic tomographic image can be displayed on the television monitor 61.

この第2実施例は、第1実施例のトラッキングフィルタ
機能により血流測定範囲が制約されないようにすると共
に、従来例と同様に周波数分析とドプラ偏移の順逆分離
を表示できるようにしたものであり、以下にその動作を
説明する。(第1実施例と同一部分の動作の説明は省略
する。) 上記第1実施例で説明したように反射波信号(受波RF
信号)の周波数成分をdo±n(1+
do),VCO35の出力周波数を+Δと
すると、1対のローパスフィルタ40a,40bを通る
周波数成分はdo−Δとなる。この信号は第3の1
対の混合器51a,51bによって、VCO35の周波
数成分と混合されて直交位相変調され、第2の加算器5
2で加算される。この加算出力は90°の位相差を有す
る周波数の直交信号と混合された後各ローパスフィ
ルタ57a,57bで差信号としてのドプラ偏移周波数
doの信号が通され、このドプラ偏移成分はA/D変
換器58a,58bで複素ディジタル信号にされて、F
ET回路59で周波数分析とドプラ偏移の順逆分離がな
され、DSC60を経てテレビモニタ61に表示され
る。
The second embodiment is such that the blood flow measurement range is not restricted by the tracking filter function of the first embodiment and the frequency analysis and the forward / reverse separation of the Doppler shift can be displayed as in the conventional example. Yes, the operation will be described below. (The description of the operation of the same parts as in the first embodiment is omitted.) As described in the first embodiment, the reflected wave signal (received RF).
Frequency component of the signal) o + do ± n r (1+
do / o ) and the output frequency of the VCO 35 is o + Δ, the frequency component passing through the pair of low-pass filters 40a and 40b is do −Δ. This signal is the third one
The pair of mixers 51a and 51b mixes with the frequency component of the VCO 35 and performs quadrature phase modulation, and the second adder 5
It is added by 2. This addition output is mixed with a quadrature signal of frequency o having a phase difference of 90 °, and then the low-pass filters 57a and 57b use the Doppler shift frequency as a difference signal.
The Do signal is passed, and the Doppler shift component is converted into a complex digital signal by the A / D converters 58a and 58b, and F
The ET circuit 59 performs frequency analysis and forward / backward separation of the Doppler shift, and the result is displayed on the television monitor 61 via the DSC 60.

尚、トラッキングフィルタとして機能する帰還ループが
形成してあるので、上記ドプラ偏移量doがパルス繰
り返し周波数の1/2を越えても、隣接するスペクト
ラム成分の混入は生じない。
Since a feedback loop functioning as a tracking filter is formed, admixture of adjacent spectrum components does not occur even when the Doppler shift amount do exceeds 1/2 of the pulse repetition frequency r .

上記動作を数式的に説明すると以下のようになる。尚、
表記を簡単化するため角周波数ω(=2π)を用い
る。
The above operation can be mathematically described as follows. still,
In order to simplify the notation, the angular frequency ω (= 2π) is used.

ドプラ偏移を受ける前の送信パルスにおける角周波数ス
ペクトラムを第4図(a)に示すようにωη(η=0,
±1,±2…)とし、これが血流でドプラ偏移を起した
結果同図(b)に示すようにωη′となるものとする。
ただしωη=ω+nωであり、ωη′=(ω+ω
do){1+n(ω/ω)}である。また、VCO
35の角周波数をωとする。いま受信信号をS(t)
とすると と表わされる。
As shown in FIG. 4 (a), the angular frequency spectrum of the transmission pulse before undergoing the Doppler shift is ωη (η = 0,
. +-.. +-.. ±.), Which results in Doppler shift due to blood flow, resulting in ω η 'as shown in FIG.
However, ω η = ω o + nω r , and ω η ′ = (ω o + ω
do ) {1 + n (ω r / ω o )}. Also, VCO
The angular frequency of 35 is ω v . Now the received signal is S (t)
And Is represented.

第1の1対の混合器対34a,34bの出力をそれぞれ
(t),M(t)とすると となる。これらM(t),M(t)をそれぞれロー
パスフィルタ40a,40bを通すと第4図(c)に示
すように(ω′−ω)の項のみ残り、M(t),
(t)はそれぞれ M(t)=(1/2)a sin(ω′−
ω)t M(t)=(1/2)a cos(ω′−
ω)t となる。第3の1対の混合器対51a,51bにより再
度ωで直交変調を行つた結果をD(t),D
(t)とすると D(t)=M(t)・cosωt =(1/4)a{sinω′t−
sin(2ω−ω′)t} D(t)=M(t)・sinωt =(1/4)a{sinω′t+
sin(2ω−ω′)t} となり、第2の加算器52で加算すると D(t)+D(t)=(1/2)asin
ω′t となり、第4図(d)の実線に示すように最終的に
ω′の項のみが残り、原信号S(t)に含まれていた
他の隣接スペクトラムは消滅する。
If the outputs of the first pair of mixers 34a and 34b are M 1 (t) and M 2 (t), respectively. Becomes When these M 1 (t) and M 2 (t) are passed through the low-pass filters 40a and 40b, respectively, as shown in FIG. 4 (c), only the term of (ω o ′ −ω v ) remains, and M 1 (t) ,
M 2 (t) is M 1 (t) = (1/2) a o sin (ω o ′ −)
ω v ) t M 2 (t) = (1/2) a o cos (ω o ′ −
ω v ) t. The result of performing quadrature modulation with ω v again by the third pair of mixers 51a and 51b is D 1 (t), D
If 2 (t), D 1 (t) = M 1 (t) · cosω v t = (1/4) a o {sinω o ′ t−
sin (2ω v −ω o ′) t} D 2 (t) = M 2 (t) · sin ω v t = (1/4) a o {sinω o ′ t +
sin (2ω v −ω o ′) t}, and when added by the second adder 52, D 1 (t) + D 2 (t) = (1/2) a o sin
ω o ′ t, and finally only the term ω o ′ remains as shown by the solid line in FIG. 4 (d), and the other adjacent spectrum contained in the original signal S (t) disappears.

この後は、第7図と略同様の処理を行う。つまり第4の
1対の混合器53a,53bを用いて周波数で直交
位相検波し、ローパスフィルタ57a,57bでドプラ
シフト成分を通してFFT回路59に入力させ、周波数
分析すると共にドプラ偏移の順逆分離を行い、テレビモ
ニタ61に表示させる。
After this, the same processing as in FIG. 7 is performed. That is, the fourth pair of mixers 53a and 53b are used for quadrature phase detection at the frequency o , and the low pass filters 57a and 57b are input to the FFT circuit 59 through the Doppler shift component for frequency analysis and forward / backward separation of the Doppler shift. Then, it is displayed on the television monitor 61.

上記の説明はドプラ偏移を受けたスペクトラムが広がり
を持たない場合について説明したが、血流速分布等によ
り各々のスペクトラムが広がりを持つ場合でもトラッキ
ングフィルタの帯域内に含まれるスペクトラムは第4図
(d)の破線で示すように全く同じ形に復元されるのは
自明である。
Although the above explanation has been given for the case where the spectrum subjected to the Doppler shift does not have a spread, the spectrum included in the band of the tracking filter is shown in FIG. 4 even when each spectrum has a spread due to the blood flow velocity distribution. Obviously, it is restored to the exact same shape as shown by the broken line in (d).

また一般に生体内からのドプラ信号はクラッタ成分(不
動体からの反射成分)を含んでいるので第5図(a)に
示すようなクラッタ除去フィルタ71を用いることによ
りトラッキングフィルタの追随性を良くすることができ
る。ここで符号72は遅延時間τを1/rのディレーラ
インであり、このディレーライン72を通した信号を通
さない信号から減算器73で減算してこれらの差信号を
出力させる演算をすることにより、同図(b)に示すよ
うに周波数毎にNULL点を有するくし形フィルタ
を構成できる。第5図に示したクラッタ除去フィルタ7
1を第1図に示す第1実施例あるいは第3図に示す第2
実施例の回路の前段に使用する(第1の1対の混合器3
4a,34bの直前又はその前段の高周波増幅回路の前
段に介装する。この場合高周波増幅回路で増幅した後に
介装する方が一般にSN比が良い。) 尚、第1図及び第3図において、サンプルホールド回路
39a,39bを用いずに構成して、トラッキングフィ
ルタを受信信号に実時間でトラッキング(追随)させる
ことにより、2次元ドプラ断層像を抽出させることへの
応用も可能である。
Further, since the Doppler signal from the inside of the living body generally contains a clutter component (reflection component from an unmoving body), the tracking property of the tracking filter is improved by using the clutter removal filter 71 as shown in FIG. 5 (a). be able to. Here, reference numeral 72 is a delay line with a delay time τ of 1 / r . By subtracting from a signal which does not pass the signal passing through the delay line 72 by a subtractor 73, the difference signal is outputted. As shown in FIG. 7B, a comb filter having a NULL point for each frequency r can be constructed. Clutter removal filter 7 shown in FIG.
1 is a first embodiment shown in FIG. 1 or a second embodiment shown in FIG.
Used in the preceding stage of the circuit of the embodiment (first pair of mixers 3
Immediately before 4a, 34b or in the preceding stage of the high-frequency amplifier circuit in the preceding stage. In this case, it is generally better to have the SN ratio after the amplification by the high frequency amplification circuit. Note that, in FIGS. 1 and 3, a two-dimensional Doppler tomographic image is extracted by configuring without using the sample and hold circuits 39a and 39b, and tracking the tracking signal to the received signal in real time. It is also possible to apply it.

尚、第3図における第2の加算器52以降のドプラ偏移
周波数の検出回路系ないしは表示回路系としては図示の
ものに限定されるものでなく、例えば中心周波数を
に設定したFM検波回路を用いることができる。
As the detection circuit system or display circuitry of the second adder 52 after the Doppler shift frequency in Figure 3 but limited to the illustrated example the center frequency o
The FM detection circuit set to can be used.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によればドプラ効果による周波
数偏移に追随してそのフィルタ中心周波数が変化するト
ラッキングフィルタとして機能する帰還ループを形成し
てあるので、従来例における検出可能となる最大血流速
度の制約を解消でき、速い血流速度にも対処できる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, the feedback loop functioning as a tracking filter is formed which follows the frequency shift due to the Doppler effect and the center frequency of the filter changes. It is possible to eliminate the limitation of the maximum blood flow velocity that is possible and to deal with high blood flow velocity.

又、トラッキングフィルタを用いることにより、血流分
布を常にフィルタの中心にロックして表示させることが
できる。
Further, by using the tracking filter, the blood flow distribution can be always locked and displayed at the center of the filter.

さらに、2次元的ドプラ断層像を表示させることもでき
る。
Further, it is possible to display a two-dimensional Doppler tomographic image.

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

第1図及び第2図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は第1実施例の主要部の構成を示すブロック図、第2図
は第1実施例の動作の説明図、第3図及び第4図は本発
明の第2実施例に係り、第3図は第2実施例の主要部の
構成を示すブロック図、第4図は第2実施例の動作説明
図、第5図(a)は本発明の第3実施例におけるクラッ
ク除去用フィルタを示す構成図、同図(b)は、同図
(a)の周波数に対する透過特性を示す特性図、第6図
はドプラ血流測定法における説明図、第7図は従来例の
構成を示すブロック図、第8図は送信パルスの波形を示
す波形図、第9図は従来例の動作説明図、第10図は従
来例におけるドプラ偏移のスペクトラムの広がりを示す
分布図である。 34a,34b……混合器 35……電圧制御発振器(VCO) 36……移相回路 39a,39b……サンプルホールド回路 40a,40b……ローパスフィルタ 41a,41b……混合器 42……局部発振器、43……移相回路 44……加算器、45……周波数/電圧変換器 46……ローパスフィルタ 59……高速フーリエ変換回路 60……ディジタルスキャンコンバータ 61……テレビモニタ
1 and 2 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of the first embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view of operation of the first embodiment. 3 and 4 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the main part of the second embodiment, and FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the second embodiment. 5 (a) is a configuration diagram showing a crack removing filter in the third embodiment of the present invention, FIG. 5 (b) is a characteristic diagram showing transmission characteristics with respect to frequencies in FIG. 5 (a), and FIG. 6 is Doppler. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional example, FIG. 8 is a waveform diagram showing a waveform of a transmission pulse, FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the conventional example, and FIG. It is a distribution diagram which shows the spread of the spectrum of the Doppler shift in an example. 34a, 34b ... Mixer 35 ... Voltage controlled oscillator (VCO) 36 ... Phase shift circuit 39a, 39b ... Sample hold circuit 40a, 40b ... Low-pass filter 41a, 41b ... Mixer 42 ... Local oscillator, 43 ... Phase shift circuit 44 ... Adder, 45 ... Frequency / voltage converter 46 ... Low-pass filter 59 ... Fast Fourier transform circuit 60 ... Digital scan converter 61 ... TV monitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−145375(JP,A) 特開 昭58−63861(JP,A) 特開 昭61−98244(JP,A) 特開 昭60−90541(JP,A) 特開 昭60−90540(JP,A) 特開 昭61−92657(JP,A) 実開 昭56−176706(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-51-145375 (JP, A) JP-A-58-63861 (JP, A) JP-A-61-98244 (JP, A) JP-A-60- 90541 (JP, A) JP 60-90540 (JP, A) JP 61-92657 (JP, A) Actual development JP 56-176706 (JP, U)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超音波パルスを一定の繰り返し周波数で生
体内に送信し、受信した反射超音波信号の周波数偏移量
から生体内の血流速度を検出する超音波ドプラ血流測定
装置において、 位相が互いに90°異る1組の直交信号を発生する電圧
制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号と受信し
た高周波信号を混合する第1の混合器対と、この混合器
対の出力を送信超音波パルスの繰り返し周期に同期して
サンプルホールドする1対のサンプルホールド回路と、
この1対のサンプルホールド回路の出力を濾波する第1
の低域フィルタ対と、位相が互いに90°異る1組の直
交信号を発生する固定周波数の局部発振器と、この局部
発振器の出力と前記第1の低域フィルタ対の出力を混合
する第2の混合器対と、この第2の混合器対の出力を加
算する加算器と、この加算器の出力の平均周波数を電圧
に変換する周波数/電圧変換器と、この周波数/電圧変
換器の出力を濾波して前記電圧制御発振器に印加するこ
とにより、該電圧制御発振器の出力周波数を制御する第
2の低域フィルタとからなり、受信超音波信号のドプラ
偏移の変化に追随して、仮想的な中心周波数が変化する
トラッキングフィルタを設けることにより、このトラッ
キングフィルタを通して反射超音波信号の周波数偏移量
の検出手段を形成したことを特徴とする超音波ドプラ血
流測定装置。
1. An ultrasonic Doppler blood flow measuring device for transmitting an ultrasonic pulse into a living body at a constant repetition frequency and detecting the blood flow velocity in the living body from the frequency shift amount of a received reflected ultrasonic signal, A voltage-controlled oscillator that generates a set of quadrature signals having phases different from each other by 90 °, a first mixer pair that mixes an output signal of the voltage-controlled oscillator and a received high-frequency signal, and an output of the mixer pair. A pair of sample and hold circuits that sample and hold in synchronization with the repetition period of the transmitted ultrasonic pulse;
A first for filtering the output of the pair of sample and hold circuits
Low-pass filter pair, a fixed-frequency local oscillator that generates a set of quadrature signals whose phases differ from each other by 90 °, and a second output that mixes the output of the local oscillator and the output of the first low-pass filter pair. , A mixer for adding the outputs of the second mixer pair, a frequency / voltage converter for converting the average frequency of the output of the adder to a voltage, and an output of the frequency / voltage converter And a second low-pass filter for controlling the output frequency of the voltage-controlled oscillator by applying the filtered signal to the voltage-controlled oscillator and tracking the change in the Doppler shift of the received ultrasonic signal to generate a virtual An ultrasonic Doppler blood flow measuring apparatus, characterized in that a detection filter for detecting the frequency shift amount of a reflected ultrasonic signal is formed through the tracking filter by providing a tracking filter whose central frequency changes.
【請求項2】前記周波数/電圧変換器は、その出力電圧
の時間変化が、血流速変化として表示手段に表示される
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超音波ド
プラ血流測定装置。
2. The ultrasonic Doppler blood according to claim 1, wherein the output voltage of the frequency / voltage converter changes with time as a blood flow rate change. Flow measuring device.
【請求項3】超音波パルスを一定の繰り返し周波数で生
体内に送信し、受信した反射超音波信号の周波数偏移量
から生体内の血流速度を検出する超音波ドプラ血流測定
装置において、 位相が互いに90°異る1組の直交信号を発生する電圧
制御発振器と、この電圧制御発振器の出力信号と受信し
た高周波信号を混合する第1の混合器対と、この混合器
対の出力を送信超音波パルスの繰り返し周期に同期して
サンプルホールドする1対のサンプルホールド回路と、
この1対のサンプルホールド回路の出力を濾波する第1
の低域フィルタ対と、位相が互いに90°異る1組の直
交信号を発生する固定周波数の局部発振器と、この局部
発振器の出力と前記第1の低域フィルタ対の出力を混合
する第2の混合器対と、この第2の混合器対の出力を加
算する第1の加算器と、この加算器の出力の平均周波数
を電圧に変換する周波数/電圧変換器と、この周波数/
電圧変換器の出力を濾波して前記電圧制御発振器に濾波
電圧を印加する第2の低域フィルタとから構成されたト
ラッキングフィルタと、 前記第1の低域フィルタ対の出力を前記電圧制御発振器
の出力と再度混合するための第3の混合器対と、この第
3の混合器対の出力を加算する第2の加算器と、この第
2の加算器の出力の周波数変化を検出する周波数検出手
段と、 を具備する周波数偏移量の検出手段を有することを特徴
とする超音波ドプラ血流測定装置。
3. An ultrasonic Doppler blood flow measuring device for transmitting an ultrasonic pulse into a living body at a constant repetition frequency and detecting a blood flow velocity in the living body from the frequency shift amount of a received reflected ultrasonic signal, A voltage-controlled oscillator that generates a set of quadrature signals having phases different from each other by 90 °, a first mixer pair that mixes an output signal of the voltage-controlled oscillator and a received high-frequency signal, and an output of the mixer pair. A pair of sample and hold circuits that sample and hold in synchronization with the repetition period of the transmitted ultrasonic pulse;
A first for filtering the output of the pair of sample and hold circuits
Low-pass filter pair, a fixed-frequency local oscillator that generates a set of quadrature signals whose phases differ from each other by 90 °, and a second output that mixes the output of the local oscillator and the output of the first low-pass filter pair. , A first adder for adding the outputs of the second mixer pair, a frequency / voltage converter for converting the average frequency of the output of the adder to a voltage, and
A tracking filter comprising a second low pass filter for filtering the output of the voltage converter and applying a filtered voltage to the voltage controlled oscillator; and an output of the first low pass filter pair for the voltage controlled oscillator. A third mixer pair for remixing with the output, a second adder for adding the outputs of the third mixer pair, and a frequency detector for detecting a frequency change of the output of the second adder. An ultrasonic Doppler blood flow measuring apparatus comprising: a means for detecting a frequency shift amount.
【請求項4】前記周波数検出手段は、位相が互いに90
°異る1組の直交信号を発生する第2の局部発振器と、
この局部発振器の出力と前記第2の加算器の出力を混合
する第4の混合器対と、この第4の混合器対の出力を濾
波する第3の低域フィルタ対と、この低域フィルタ対の
出力を複素信号入力として周波数スペクトラムを演算す
る高速フーリエ変換器(FET)とにより構成されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の超音波ドプ
ラ血流測定装置。
4. The frequency detecting means have phases of 90 degrees relative to each other.
A second local oscillator that produces a different set of quadrature signals;
A fourth mixer pair for mixing the output of the local oscillator and the output of the second adder, a third low pass filter pair for filtering the output of the fourth mixer pair, and the low pass filter. The ultrasonic Doppler blood flow measuring device according to claim 3, wherein the ultrasonic Doppler blood flow measuring device is constituted by a fast Fourier transformer (FET) that calculates a frequency spectrum by using a pair of outputs as a complex signal input.
【請求項5】前記トラッキングフィルタは、その前段に
クラッタ信号除去用のくし形フィルタを備えたことを特
徴とする特許請求の範囲第1または第3項記載の超音波
ドプラ血流測定装置。
5. The ultrasonic Doppler blood flow measuring apparatus according to claim 1 or 3, wherein the tracking filter is provided with a comb filter for removing clutter signals in the preceding stage.
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