JPH11113911A - Doppler ultrasonograph - Google Patents

Doppler ultrasonograph

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JPH11113911A
JPH11113911A JP28475997A JP28475997A JPH11113911A JP H11113911 A JPH11113911 A JP H11113911A JP 28475997 A JP28475997 A JP 28475997A JP 28475997 A JP28475997 A JP 28475997A JP H11113911 A JPH11113911 A JP H11113911A
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JP
Japan
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frequency
pass filter
low
doppler
output
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Application number
JP28475997A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yuzawa
剛 由沢
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To limit the turning-over of a noise component by a sampling, and improve the S/N ratio of a diagnosing image. SOLUTION: This apparatus comprises an ultrasonic probe 1 which transmits/ receives ultrasonic waves, an orthogonal detecting circuit 4 which orthogonally detects the receiving signal of the ultrasonic probe 1, a low-pass filter 24 which eliminates a high frequency component from the output of the orthogonal detecting circuit 4, an A/D converter 7 which samples and digitizes the output, and a frequency analyzer 8 which performs a frequency analysis of the output or the like, and is a doppler ultrasonograph having a zero shift function which makes the frequency region of a blood stream spectrum variable, and when it is taken that the sampling frequency of the A/D converter 7 is fs, and the zero shift amount is Zr, the cut-off frequency of the low-pass filter 24 is controlled by a CPU 13 in such a manner that the cut-off frequency may become fs/2+|Zr|.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波ドプラ法
を応用した診断装置、特に連続波(CW)の超音波の送
受信により得られる血流情報などをスペクトラム表示す
る連続波ドプラ診断装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diagnostic apparatus to which the ultrasonic Doppler method is applied, and more particularly to a continuous wave Doppler diagnostic apparatus for displaying a spectrum of blood flow information obtained by transmitting and receiving continuous wave (CW) ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の診断装置は、生体内各部の血流
情報を非侵襲的に映像化するための装置として、循環器
をはじめとする様々な臨床分野の診断に利用されてい
る。超音波ドプラ診断法では、超音波が血球等の移動物
体によって反射されると、その反射波の周波数がその運
動速度に比例して偏移するという超音波ドプラ効果を利
用している。特に、連続波(CW)ドプラ診断装置は、
連続波の超音波を生体内に送波し、その反射波を受信し
位相検波することでドプラ効果による周波数偏移を得
て、これを血流情報として映像化するものであり、これ
らの血流情報としては血流の速度や、流れの向き、乱れ
の度合い等を含んでいる。さらに、映像情報以外に、可
聴音として聞くドプラ信号も有用な診断情報となるた
め、一般にこの種の装置では、ドプラ信号をオーディオ
信号としてスピーカ等から出力する機能を備えている。
2. Description of the Related Art This type of diagnostic apparatus is used for noninvasively visualizing blood flow information of various parts in a living body, and is used for diagnosis in various clinical fields such as circulatory organs. The ultrasonic Doppler diagnostic method uses the ultrasonic Doppler effect that, when an ultrasonic wave is reflected by a moving object such as a blood cell, the frequency of the reflected wave shifts in proportion to the moving speed. In particular, a continuous wave (CW) Doppler diagnostic device
A continuous wave ultrasonic wave is transmitted into a living body, the reflected wave is received, and phase detection is performed to obtain a frequency shift due to the Doppler effect, and this is imaged as blood flow information. The flow information includes the speed of the blood flow, the direction of the flow, the degree of turbulence, and the like. Furthermore, in addition to video information, a Doppler signal heard as an audible sound is also useful diagnostic information. Therefore, this type of apparatus generally has a function of outputting a Doppler signal as an audio signal from a speaker or the like.

【0003】ここで、従来の一般的な連続波超音波ドプ
ラ装置について説明する。図4は連続波超音波ドプラ装
置の従来例を示す構成図である。1は生体に当てる超音
波探触子であり、送信用および受信用のトランスデュー
サから構成される。12はマスタークロックを供給する
発振器であり、その出力は分周器11で分周されて超音
波発振周波数のクロックが生成され、送信アンプ2で増
幅された後、超音波探触子1の送信用トランスデューサ
を励振することにより、超音波が連続波として生体内に
送波される。血流等による反射波は、超音波探触子1の
受信用トランスデューサで電気信号に変換され、受信ア
ンプ3により増幅される。直交検波回路4は分周器11
から供給される送信周波数に同期したクロック(Sin
信号)を基に、これと90°位相のずれたクロック(C
os信号)を生成し、それぞれを受信アンプの出力信号
と混合(掛算)することにより、ドプラ信号を抽出する
とともに、発振周波数に対する同期成分(I信号)およ
び直交成分(Q信号)に分離する。
Here, a conventional general continuous wave ultrasonic Doppler device will be described. FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional example of a continuous wave ultrasonic Doppler device. Reference numeral 1 denotes an ultrasonic probe applied to a living body, which is composed of a transmitting and receiving transducer. Reference numeral 12 denotes an oscillator for supplying a master clock. The output of the oscillator 12 is frequency-divided by a frequency divider 11 to generate a clock having an ultrasonic oscillation frequency. By exciting the trust transducer, the ultrasound is transmitted into the body as a continuous wave. The reflected wave due to the blood flow or the like is converted into an electric signal by the receiving transducer of the ultrasonic probe 1 and is amplified by the receiving amplifier 3. The quadrature detection circuit 4 includes a frequency divider 11
(Sin) synchronized with the transmission frequency supplied from
Signal) and a clock (C
os signal), and by mixing (multiplying) each with the output signal of the receiving amplifier, a Doppler signal is extracted and separated into a synchronous component (I signal) and a quadrature component (Q signal) with respect to the oscillation frequency.

【0004】ハイパスフィルタ5は高域通過特性を有す
る2系統(I信号用,Q信号用)のフィルタであり、直
交検波回路4の出力から臓器の壁運動等による低周波成
分を除去する。さらに、ローパスフィルタ6は、低域通
過特性を有する2系統(I信号用,Q信号用)のフィル
タであり、ハイパスフィルタ5の出力から不要な高周波
成分を除去する。A/D変換器7は2系統のコンバータ
を備え、ローパスフィルタ6の出力信号をサンプリング
し、ディジタル信号に変換する。ここで、サンプリング
クロックfsは、発振器12のマスタークロックを分周
器14で分周したクロックを使用している。8は周波数
分析器であり、数ms〜数十msの定周期でフーリエ変
換を行ない、ドプラ信号のパワースペクトルを計算す
る。パワースペクトルは表示データとして表示メモリ9
に蓄積され、さらに、ディスプレイ装置10は画面のリ
フレッシュ周期ごとに表示メモリ9内のデータを読み出
し、モニタ画面にいわゆるソナグラム形式(横軸を時
間,縦軸を周波数、輝度をパワーに対応させる表示形
式)に従い、パワースペクトルを流速パターンとして表
示する。
The high-pass filter 5 is a two-system filter (for I and Q signals) having high-pass characteristics, and removes low-frequency components from the output of the quadrature detection circuit 4 due to wall motion of an organ or the like. Further, the low-pass filter 6 is a two-system filter (for I signal and for Q signal) having low-pass characteristics, and removes unnecessary high-frequency components from the output of the high-pass filter 5. The A / D converter 7 includes two types of converters, samples the output signal of the low-pass filter 6, and converts it into a digital signal. Here, a clock obtained by dividing the master clock of the oscillator 12 by the divider 14 is used as the sampling clock fs. Reference numeral 8 denotes a frequency analyzer that performs a Fourier transform at a fixed period of several ms to several tens ms to calculate a power spectrum of the Doppler signal. The power spectrum is stored in the display memory 9 as display data.
Further, the display device 10 reads data in the display memory 9 at each refresh cycle of the screen, and displays the data in a so-called sonogram format (a horizontal axis represents time, a vertical axis represents frequency, and a luminance represents power) on a monitor screen. ), The power spectrum is displayed as a flow velocity pattern.

【0005】13は制御用のCPUであり、図示されな
い操作パネルを介して、サンプリング周波数やフィルタ
特性が変更された場合に、それに応じてハイパスフィル
タ5やローパスフィルタ6のカットオフ周波数、および
A/D変換器7のサンプリングクロックを供給する分周
器14の分周比を変更する。また、ローパスフィルタ6
の出力はドプラ音処理回路15に入力される。ドプラ音
処理回路15は2系統の90°位相シフタと加算器から
構成され、ドプラ信号の同相成分(I信号)および直交
成分(Q信号)を信号処理することにより、超音波探触
子1に向かってくる流速成分(正の周波数成分)と、遠
ざかる流速成分(負の周波数成分)に分離する。さら
に、その出力は2系統の増幅器を含むオーディオアンプ
16によりそれぞれ増幅されスピーカ17,18からド
プラ音として出力される。
[0005] Reference numeral 13 denotes a control CPU. When the sampling frequency and the filter characteristics are changed via an operation panel (not shown), the cutoff frequencies of the high-pass filter 5 and the low-pass filter 6 and the A / D The frequency division ratio of the frequency divider 14 that supplies the sampling clock of the D converter 7 is changed. Also, a low-pass filter 6
Is input to the Doppler sound processing circuit 15. The Doppler sound processing circuit 15 is composed of two systems of 90 ° phase shifters and adders. The Doppler sound processing circuit 15 processes the in-phase component (I signal) and the quadrature component (Q signal) of the Doppler signal to provide the ultrasonic probe 1 with the Doppler sound. The incoming flow velocity component (positive frequency component) and the moving velocity component (negative frequency component) are separated. Further, the output is amplified by an audio amplifier 16 including two systems of amplifiers and output from speakers 17 and 18 as Doppler sound.

【0006】ところで、サンプリング定理によれば、サ
ンプリング周波数の1/2以上の信号成分は折り返し雑
音となるため、通常A/D変換器に前置する低域通過フ
ィルタ6のカットオフ周波数をサンプリング周波数の1
/2以下に設定することで、これをカットしている。し
かし、この種の装置には、逆にサンプリングによる折り
返しを利用し、観測可能な周波数レンジを拡大する機能
を有するものがある。これは、一般に周波数のゼロ軸を
移動させる機能と併用されるため、ゼロシフト機能と呼
ばれる。以下、これについて説明する。ゼロシフト機能
を備えた装置では、通常ローパスフィルタ6のカットオ
フ周波数は、サンプリング周波数fsと同一の値に設定
される。このとき、ローパスフィルタ6の特性は図5
(イ)に符号aで示すように、通過帯域が−fs〜fs
となり、その結果、観測可能な周波数範囲は折り返しを
含めた場合、−fs〜fsに拡大する。図5(ロ)の符
号bはローパスフィルタ6を通過した後の血流成分のス
ペクトラムを示している。さらに、図5(ハ)におい
て、符号dおよびd’はA/D変換後の血流成分のスペ
クトラムを示す。ここで、d’が折り返し成分である。
According to the sampling theorem, since a signal component equal to or more than の of the sampling frequency becomes aliasing noise, the cutoff frequency of the low-pass filter 6 which is usually provided before the A / D converter is determined by the sampling frequency. Of 1
This is cut by setting it to / 2 or less. However, some devices of this type have a function of expanding the observable frequency range by using aliasing by sampling. This is generally called a zero shift function because it is used together with the function of moving the zero axis of frequency. Hereinafter, this will be described. In an apparatus having a zero shift function, the cutoff frequency of the low-pass filter 6 is usually set to the same value as the sampling frequency fs. At this time, the characteristics of the low-pass filter 6 are as shown in FIG.
As shown by the symbol a in (a), the pass band is from -fs to fs.
As a result, the observable frequency range is expanded to -fs to fs when the return is included. Reference symbol b in FIG. 5B indicates the spectrum of the blood flow component after passing through the low-pass filter 6. Further, in FIG. 5 (c), symbols d and d ′ indicate the spectrum of the blood flow component after A / D conversion. Here, d ′ is a folded component.

【0007】図6(イ)は、図5(ハ)のスペクトラム
およびその前後のスペクトラムを、ディスプレイ装置1
0のモニタ画面に流速パターンとして表示したものであ
る。同図において、符号aは表示画像であり、bは周波
数のゼロ値を示す。また、画像の上端および下端がそれ
ぞれ周波数fs/2および−fs/2に対応する。符号
cは図5(ハ)のスペクトラムの画像である。このよう
に、折り返しを含むスペクトラムの流速パターンはfs
/2を越える部分が図6(イ)のように、画面の下半分
に折り返してしまう。そこで、このような場合には、図
6(ロ)のように周波数ゼロの位置をZrだけ下方向に
シフトする。シフト範囲は最大±fs/2であり、これ
により周波数−fsからfsまでの流速を折り返しなく
観測可能となる。
FIG. 6A shows the spectrum of FIG. 5C and the spectrum before and after the spectrum shown in FIG.
0 is displayed as a flow velocity pattern on a monitor screen. In the figure, the symbol a indicates a display image, and b indicates a zero value of the frequency. The upper and lower ends of the image correspond to the frequencies fs / 2 and -fs / 2, respectively. Symbol c is an image of the spectrum of FIG. Thus, the flow velocity pattern of the spectrum including the return is fs
The portion exceeding / 2 is folded in the lower half of the screen as shown in FIG. Therefore, in such a case, the position of the frequency zero is shifted downward by Zr as shown in FIG. The shift range is a maximum of ± fs / 2, so that the flow velocity from the frequency −fs to fs can be observed without turning back.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ゼロシ
フト機能を備えた装置では、前置きローパスフィルタ6
のカットオフ周波数は、A/D変換器7のサンプリング
周波数fsと同一の値に設定される。これにより、観測
可能な流速範囲は拡大するが、一方で受信信号に含まれ
る広帯域ノイズの一部がサンプリングにより折り返し、
S/N比を低下させるという問題が発生する。図5
(ロ)では、符号cでローパスフィルタ6の出力信号に
含まれるノイズ成分のスペクトラムを示している。ノイ
ズ成分は周波数範囲−fs〜fsに分布する。また、図
5(ハ)の符号e,e’はA/D変換後のノイズ成分の
スペクトラムであり、e’は図5(ロ)に示す周波数範
囲fs/2〜fsおよび−fs〜−fs/2のノイズ成
分が折り返したものである。このように、ゼロシフト機
能を備えた装置では、周波数範囲fs/2〜fsおよび
−fs〜−fs/2のノイズ成分がローパスフィルタで
カットされず、サンプリングによって−fs〜−fs/
2の範囲に折り返し、血流成分に加算されるため、その
結果診断画像のS/N比が劣化するという問題がある。
したがって、この発明の課題はノイズの折り返し成分の
影響を少なくし、S/N比の劣化を抑制することにあ
る。
As described above, in the apparatus having the zero shift function, the low pass filter 6 is used.
Is set to the same value as the sampling frequency fs of the A / D converter 7. As a result, the observable flow velocity range expands, but on the other hand, a part of the broadband noise included in the received signal returns by sampling,
The problem of lowering the S / N ratio occurs. FIG.
(B) shows the spectrum of the noise component included in the output signal of the low-pass filter 6 by the code c. The noise components are distributed in the frequency range -fs to fs. Symbols e and e 'in FIG. 5C are the spectrums of the noise components after the A / D conversion, and e' is the frequency range fs / 2 to fs and -fs to -fs shown in FIG. / 2 is a folded noise component. As described above, in the device having the zero shift function, the noise components in the frequency ranges fs / 2 to fs and −fs to −fs / 2 are not cut by the low-pass filter, and the sampling is performed by −fs to −fs /.
Since it is returned to the range of 2 and added to the blood flow component, there is a problem that the S / N ratio of the diagnostic image is deteriorated as a result.
Therefore, an object of the present invention is to reduce the influence of the aliasing component of noise and suppress the deterioration of the S / N ratio.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、連続波としての超音波を
送受信する超音波探触子と、この超音波探触子の受信信
号を直交検波するとともにドプラ信号を抽出する直交検
波回路と、この直交検波回路の出力から高周波成分を除
去する第1ローパスフィルタと、この第1ローパスフィ
ルタの出力をサンプリングしディジタル化するA/D変
換器と、このA/D変換器によりディジタル化された信
号を周波数分析し、血流スペクトラムを得る周波数解析
器とを備え、血流スペクトラムの出力周波数領域を可変
とするゼロシフト機能を備えた超音波ドプラ診断装置に
おいて、前記A/D変換器のサンプリング周波数をf
s、ゼロシフト量をZr(−fs/2≦Zr≦fs/
2)とするとき、前記第1ローパスフィルタのカットオ
フ周波数をfs/2+|Zr|に等しくなるように制御
する制御手段を設けるようにしている。上記請求項1の
発明では、前記直交検波回路の出力側に、前記第1ロー
パスフィルタに対して並列に第2ローパスフィルタと、
前記ドプラ信号をオーディオ信号として出力するドプラ
音出力手段とを付加し、前記第2ローパスフィルタによ
り、前記ドプラ音出力手段に入力するドプラ信号を、前
記ゼロシフト量にかかわらず、前記A/D変換器のサン
プリング周波数と等しいカットオフ周波数により、通過
帯域制限を行なうことができる(請求項2の発明)。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic probe for transmitting and receiving a continuous ultrasonic wave, and a receiving signal of the ultrasonic probe. , A first low-pass filter that removes high-frequency components from the output of the quadrature detection circuit, and an A / D converter that samples and digitizes the output of the first low-pass filter. And a frequency analyzer for frequency-analyzing a signal digitized by the A / D converter to obtain a blood flow spectrum, and having a zero-shift function for varying the output frequency range of the blood flow spectrum. In the Doppler diagnostic apparatus, the sampling frequency of the A / D converter is set to f
s, the amount of zero shift is Zr (−fs / 2 ≦ Zr ≦ fs /
In the case of 2), a control means for controlling the cutoff frequency of the first low-pass filter to be equal to fs / 2 + | Zr | is provided. According to the first aspect of the present invention, a second low-pass filter is provided in parallel with the first low-pass filter on an output side of the quadrature detection circuit,
Doppler sound output means for outputting the Doppler signal as an audio signal is added, and the A / D converter converts the Doppler signal input to the Doppler sound output means by the second low-pass filter regardless of the zero shift amount. The pass band can be limited by the cut-off frequency equal to the sampling frequency of the present invention (the invention of claim 2).

【0010】上記の如くすることにより、ノイズ成分の
サンプリングによる折り返しの周波数範囲は、−(fs
/2+|Zr|)〜−fs/2およびfs/2〜fs/
2+|Zr|に制限される。すなわち、ゼロシフト量が
小さい場合は、ノイズの折り返し成分は殆ど無視するこ
とができ、その結果、信号のS/N比が改善され、良好
な診断画像が得られる。また、ドプラー音出力手段の前
段に別途設けられた第2ローパスフィルタは、ゼロシフ
ト量にかかわらず、上記A/D変換器のサンプリング周
波数fsに等しいカットオフが設定されるため、周波数
ゼロ軸の移動により音声が変化してしまうという問題を
回避できる。
[0010] By doing so, the frequency range of the aliasing due to the sampling of the noise component is-(fs
/ 2 + | Zr |) -fs / 2 and fs / 2-fs /
2+ | Zr |. That is, when the zero shift amount is small, the aliasing component of the noise can be almost ignored, and as a result, the S / N ratio of the signal is improved and a good diagnostic image can be obtained. Further, the second low-pass filter provided separately in front of the Doppler sound output means has a cutoff equal to the sampling frequency fs of the A / D converter regardless of the amount of zero shift, so that the frequency zero axis shifts. Thus, the problem that the voice is changed can be avoided.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
す構成図である。発振器12から供給されるマスターク
ロックは分周器11で分周されて超音波発振周波数のク
ロックが生成される。これは、送信アンプ2で増幅され
た後、超音波探触子1の送信用トランスデューサを励振
することにより、超音波が連続波として生体内に送波さ
れる。血流による反射波は、超音波探触子1の受信用ト
ランスデューサで電気信号に変換され、受信アンプ3に
より増幅される。直交検波回路4は分周器11から供給
される送信周波数に同期したクロック(Sin信号)を
基に、これと90°位相のずれたクロック(Cos信
号)を生成し、それぞれを受信アンプの出力信号と混合
(掛算)することにより、ドプラ信号を抽出するととも
に、発振周波数に対する同相成分(I信号)および直交
成分(Q信号)に分離する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The master clock supplied from the oscillator 12 is frequency-divided by the frequency divider 11 to generate a clock having an ultrasonic oscillation frequency. This is, after being amplified by the transmission amplifier 2, by exciting the transmission transducer of the ultrasonic probe 1, the ultrasonic wave is transmitted into the living body as a continuous wave. The reflected wave due to the blood flow is converted into an electric signal by the receiving transducer of the ultrasonic probe 1 and amplified by the receiving amplifier 3. The quadrature detection circuit 4 generates a clock (Cos signal) having a phase shifted by 90 ° from the clock (Sin signal) synchronized with the transmission frequency supplied from the frequency divider 11 and outputs each clock to the output of the receiving amplifier. By mixing (multiplying) with the signal, the Doppler signal is extracted and separated into an in-phase component (I signal) and a quadrature component (Q signal) with respect to the oscillation frequency.

【0012】ハイパスフィルタ5は直交検波回路4の出
力信号から、臓器の壁運動等による低周波成分を除去す
る。第1ローパスフィルタ24は、ハイパスフィルタ5
の出力から不要な高周波成分を除去する。A/D変換器
7は2系統のコンバータを有し、第1ローパスフィルタ
24の出力信号をサンプリングし、ディジタル信号に変
換する。ここで、サンプリングクロックfsは、発振器
12のマスタークロックを分周器14で分周したクロッ
クを使用している。8は周波数分析器であり、数ms〜
数十msの定周期でフーリエ変換を行ない、ドプラ信号
のパワースペクトルを計算する。パワースペクトルは表
示データとして表示メモリ9に蓄積され、さらに、ディ
スプレイ装置10は画面のリフレッシュ周期ごとに表示
メモリ9内のデータを読み出し、モニタ画面にいわゆる
ソナグラム形式(横軸を時間,縦軸を周波数、輝度をパ
ワーに対応させる表示形式)に従い、パワースペクトル
を流速パターンとして表示する。
The high-pass filter 5 removes low-frequency components from the output signal of the quadrature detection circuit 4 due to wall motion of an organ or the like. The first low-pass filter 24 is a high-pass filter 5
Unnecessary high frequency components are removed from the output. The A / D converter 7 has two types of converters, samples the output signal of the first low-pass filter 24, and converts it into a digital signal. Here, a clock obtained by dividing the master clock of the oscillator 12 by the divider 14 is used as the sampling clock fs. Reference numeral 8 denotes a frequency analyzer, which is several ms to
Fourier transform is performed at a fixed period of several tens of ms, and the power spectrum of the Doppler signal is calculated. The power spectrum is stored in the display memory 9 as display data, and the display device 10 reads the data in the display memory 9 at each refresh cycle of the screen, and displays the so-called sonagram format (time on the horizontal axis and frequency on the vertical axis) on the monitor screen. , And a power spectrum is displayed as a flow velocity pattern in accordance with a display format in which luminance corresponds to power.

【0013】第2ローパスフィルタ25は2系統の低域
通過フィルタから構成され、ハイパスフィルタ5の出力
から、不要な高周波成分を除去する。その出力はドプラ
音処理回路15に入力され、ドプラ信号の同相成分(I
信号)および直交成分(Q信号)を信号処理することに
より、超音波探触子1に向かってくる流速成分(正の周
波数成分)と、遠ざかる流速成分(負の周波数成分)に
分離する。さらに、その出力はオーディオアンプ16に
よりそれぞれ増幅され、スピーカ17,18からドプラ
音として出力される。13は制御用のCPUであり、図
示されない操作パネルを介してサンプリング周波数が変
更された場合、それに応じて第1,第2ローパスフィル
タ6のカットオフ周波数、およびA/D変換器7にサン
プリングクロックを供給する分周器14の分周比を変更
する。また、ゼロシフト量が変更された場合は、第1ロ
ーパスフィルタ24のカットオフ周波数を変更する。
The second low-pass filter 25 is composed of two low-pass filters, and removes unnecessary high-frequency components from the output of the high-pass filter 5. The output is input to the Doppler sound processing circuit 15, and the in-phase component (I
The signal and the quadrature component (Q signal) are separated into a flow velocity component (positive frequency component) approaching the ultrasonic probe 1 and a flow velocity component (negative frequency component) moving away. Further, the output is amplified by the audio amplifier 16 and output from the speakers 17 and 18 as Doppler sound. Reference numeral 13 denotes a control CPU, which changes the cutoff frequency of the first and second low-pass filters 6 and changes the sampling clock to the A / D converter 7 when the sampling frequency is changed via an operation panel (not shown). Is changed. When the amount of zero shift is changed, the cutoff frequency of the first low-pass filter 24 is changed.

【0014】図2に第1ローパスフィルタ24の具体例
を示す。20,21はスイッチドキャパシタフィルタで
あり、各々が入力クロックf1の周波数1/50のカッ
トオフ周波数を有する低域通過特性のフィルタを構成
し、図1に示すハイパスフィルタ5からの2系統の出力
信号(I信号およびQ信号)が入力され、その高周波成
分をカットする。その出力はそれぞれ図1のA/D変換
器7に与えられる。23はプログラマブル分周器であ
り、図1のCPU13から分周比が与えられ、発振器2
2から入力される周波数f0の基本クロックをN分周
し、周波数f1のクロックをそれぞれスイッチドキャパ
シタフィルタ20,21に供給する。
FIG. 2 shows a specific example of the first low-pass filter 24. Reference numerals 20 and 21 denote switched capacitor filters, each constituting a filter having a low-pass characteristic having a cutoff frequency of 1/50 of the frequency of the input clock f1, and outputting two systems from the high-pass filter 5 shown in FIG. Signals (I signal and Q signal) are input, and the high frequency components are cut. The output is provided to the A / D converter 7 in FIG. Reference numeral 23 denotes a programmable frequency divider which receives a frequency division ratio from the CPU 13 of FIG.
The base clock of frequency f0 input from 2 is divided by N, and the clock of frequency f1 is supplied to the switched capacitor filters 20 and 21, respectively.

【0015】図1の動作について、図2,図3を参照し
て説明する。プログラマブル分周器23に与える分周比
Nは、図示されない操作パネルを介して設定される、サ
ンプリング周波数fsおよびゼロシフト量Zrに基づ
き、CPU13が以下のように計算する。図3(イ)に
ゼロシフト量Zr,スペクトルの表示周波数範囲aおよ
びそのときのローパスフィルタ24の特性bを示す。す
なわち、ローパスフィルタ24のカットオフ周波数fc
は、次の(1)式で与えられる。 fc=fs/2+|Zr| …(1) スイッチドキャパシタフィルタ20,21に対し、上記
(1)式で与えられるカットオフ周波数を設定するに
は、その50倍(100倍とすることもある)の周波数
のクロックを入力する必要があるため、入力クロックf
1は、 f1=50*(fs/2+|Zr|) …(2) となる。したがって、そのときの分周比Nは、 N=f0/(50*(fs/2+|Zr|)) …(3) となる。
The operation of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The CPU 13 calculates the frequency division ratio N given to the programmable frequency divider 23 based on the sampling frequency fs and the zero shift amount Zr set via an operation panel (not shown) as follows. FIG. 3A shows the zero shift amount Zr, the display frequency range a of the spectrum, and the characteristic b of the low-pass filter 24 at that time. That is, the cutoff frequency fc of the low-pass filter 24
Is given by the following equation (1). fc = fs / 2 + | Zr | (1) In order to set the cutoff frequency given by the above equation (1) for the switched capacitor filters 20 and 21, the cutoff frequency may be set to 50 times (100 times). ), The input clock f
1 is: f1 = 50 * (fs / 2 + | Zr |) (2) Therefore, the dividing ratio N at that time is as follows: N = f0 / (50 * (fs / 2 + | Zr |)) (3)

【0016】図3(ロ)はこの発明を実施した場合の、
ローパスフィルタ24の出力信号のスペクトラムであ
り、符号cおよびdがそれぞれ血流成分およびノイズ成
分を示している。ここで、ノイズ成分はローパスフィル
タ24により−(fs/2+|Zr|)〜(fs/2+
|Zr|)に帯域制限される。また、図3(ハ)はA/
D変換後のスペクトラムを示し、eおよびe’が血流成
分、f,f’,f”がノイズ成分を示している。このう
ち、f’,f”がノイズ成分の折り返しであり、それぞ
れ図3(ロ)における、ノイズ成分dの、周波数範囲−
(fs/2+|Zr|)〜−fs/2、およびfs/2
〜(fs/2+|Zr|)の部分が対応し、それぞれ|
Zr|の帯域幅を有している。すなわち、ノイズ成分の
折り返しの範囲は、サンプリング周波数を固定した場合
はゼロシフト量の絶対値に等しく、ゼロシフト量が少な
い場合は無視することができる。
FIG. 3B shows a case where the present invention is implemented.
This is a spectrum of an output signal of the low-pass filter 24, and symbols c and d indicate a blood flow component and a noise component, respectively. Here, the noise component is determined by the low-pass filter 24 from-(fs / 2 + | Zr |) to (fs / 2 +
| Zr |). FIG. 3C shows A /
The spectrum after D conversion is shown, e and e 'show blood flow components, f, f', and f "show noise components. Of these, f 'and f" show the aliasing of the noise components. 3 (b), frequency range of noise component d
(Fs / 2 + | Zr |) to -fs / 2, and fs / 2
To (fs / 2 + | Zr |) correspond to each other, and |
Zr |. That is, the range of the return of the noise component is equal to the absolute value of the zero shift amount when the sampling frequency is fixed, and can be ignored when the zero shift amount is small.

【0017】ドプラ音に関しての動作は、以下の通りで
ある。いま、図示されない操作パネルを介してサンプリ
ング周波数fsが変更された場合、図1のCPU13は
第2ローパスフィルタ25の2系統のフィルタのカット
オフ周波数を、それぞれそのときのサンプリング周波数
fsに設定する。その結果、第2ローパスフィルタ25
のフィルタ特性は図5(イ)のように設定され、周波数
範囲−fs〜fsのドプラ信号が通過帯域制限され、ド
プラ音処理回路15に与えられる。従って、ドプラ音に
ついては、ゼロシフト量により周波数帯域が影響を受け
ることはない。
The operation related to the Doppler sound is as follows. When the sampling frequency fs is changed via an operation panel (not shown), the CPU 13 of FIG. 1 sets the cutoff frequencies of the two filters of the second low-pass filter 25 to the respective sampling frequencies fs. As a result, the second low-pass filter 25
5 is set as shown in FIG. 5A, and the Doppler signal in the frequency range from -fs to fs is pass-band-limited and given to the Doppler sound processing circuit 15. Therefore, the frequency band of the Doppler sound is not affected by the zero shift amount.

【0018】[0018]

【発明の効果】この発明によれば、この発明によれば、
ゼロシフト機能を備えた連続波超音波ドプラ診断装置に
おいて、ゼロシフト量が少ない場合における、ノイズ成
分の折り返しによる信号のS/N比の劣化を、従来より
も低く抑えることが可能となり、その結果、より診断性
能の高いドプラ画像を提供することができる。また、周
波数ゼロ軸の移動によりドプラ音による診断時の誤診の
おそれを少なくすることが可能となる、などの利点が得
られる。
According to the present invention, according to the present invention,
In a continuous wave ultrasonic Doppler diagnostic apparatus having a zero shift function, when the amount of zero shift is small, the deterioration of the S / N ratio of the signal due to the return of the noise component can be suppressed lower than before, and as a result, A Doppler image with high diagnostic performance can be provided. Further, by moving the frequency zero axis, it is possible to reduce the risk of erroneous diagnosis at the time of diagnosis due to Doppler sound, and the like.

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

【図1】この発明の実施の形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の第1ローパスフィルタの具体例を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of a first low-pass filter of FIG.

【図3】図1の各部の波形例説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a waveform example of each unit in FIG. 1;

【図4】従来例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional example.

【図5】ローパスフィルタ特性、および血流成分,ノイ
ズ成分のローパスフィルタ通過後,A/D変換後の各波
形説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of low-pass filter characteristics and waveforms of a blood flow component and a noise component after passing through the low-pass filter and after A / D conversion.

【図6】ゼロシフト機能の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a zero shift function.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…超音波探触子、2…送信アンプ、3…受信アンプ、
4…直交検波回路、5…ハイパスフィルタ、6,24,
25…ローパスフィルタ、7…A/D変換器、8…周波
数解析器、9…表示メモリ、10…ディスプレイ装置、
11,14…分周器、12,22…発振器、13…CP
U、15…ドプラ音処理回路、16…オーディオアン
プ、17,18…スピーカ、20,21…スイッチドキ
ャパシタフィルタ、23…プログラマブル分周器。
1 ... ultrasonic probe, 2 ... transmitting amplifier, 3 ... receiving amplifier,
4: Quadrature detection circuit, 5: High-pass filter, 6, 24,
25: low-pass filter, 7: A / D converter, 8: frequency analyzer, 9: display memory, 10: display device,
11, 14 ... frequency divider, 12, 22 ... oscillator, 13 ... CP
U, 15: Doppler sound processing circuit, 16: Audio amplifier, 17, 18: Speaker, 20, 21: Switched capacitor filter, 23: Programmable frequency divider.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 連続波としての超音波を送受信する超音
波探触子と、この超音波探触子の受信信号を直交検波す
るとともにドプラ信号を抽出する直交検波回路と、この
直交検波回路の出力から高周波成分を除去する第1ロー
パスフィルタと、この第1ローパスフィルタの出力をサ
ンプリングしディジタル化するA/D変換器と、このA
/D変換器によりディジタル化された信号を周波数分析
し、血流スペクトラムを得る周波数解析器とを備え、血
流スペクトラムの出力周波数領域を可変とするゼロシフ
ト機能を備えた超音波ドプラ診断装置において、 前記A/D変換器のサンプリング周波数をfs、ゼロシ
フト量をZr(−fs/2≦Zr≦fs/2)とすると
き、前記第1ローパスフィルタのカットオフ周波数をf
s/2+|Zr|に等しくなるように制御する制御手段
を設けたことを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
1. An ultrasonic probe for transmitting and receiving an ultrasonic wave as a continuous wave, a quadrature detection circuit for quadrature detecting a reception signal of the ultrasonic probe and extracting a Doppler signal, and a quadrature detection circuit for the quadrature detection circuit. A first low-pass filter for removing high-frequency components from the output, an A / D converter for sampling and digitizing the output of the first low-pass filter;
An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus comprising: a frequency analyzer that frequency-analyzes a signal digitized by the / D converter to obtain a blood flow spectrum; and a zero-shift function that varies an output frequency region of the blood flow spectrum. When the sampling frequency of the A / D converter is fs and the amount of zero shift is Zr (−fs / 2 ≦ Zr ≦ fs / 2), the cutoff frequency of the first low-pass filter is f
An ultrasonic Doppler diagnostic apparatus, comprising: a control unit for performing control so as to be equal to s / 2 + | Zr |.
【請求項2】 前記直交検波回路の出力側に、前記第1
ローパスフィルタに対して並列に第2ローパスフィルタ
と、前記ドプラ信号をオーディオ信号として出力するド
プラ音出力手段とを付加し、前記第2ローパスフィルタ
により、前記ドプラ音出力手段に入力するドプラ信号
を、前記ゼロシフト量にかかわらず、前記A/D変換器
のサンプリング周波数と等しいカットオフ周波数によ
り、通過帯域制限を行なうことを特徴とする請求項1に
記載の超音波ドプラ診断装置。
2. An output terminal of the quadrature detection circuit,
A second low-pass filter is added in parallel with the low-pass filter, and a Doppler sound output unit that outputs the Doppler signal as an audio signal is added. The Doppler signal input to the Doppler sound output unit is output by the second low-pass filter. The ultrasonic Doppler diagnostic apparatus according to claim 1, wherein a pass band is limited by a cutoff frequency equal to a sampling frequency of the A / D converter regardless of the zero shift amount.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009291325A (en) * 2008-06-03 2009-12-17 Toshiba Corp Ultrasonic doppler diagnostic apparatus

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