JPS6198244A - 超音波ドプラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はパルスドプラシステムに関し、更に詳しくは、
ドプラフィルタ部分の最適化を自動化したパルストアラ
システムに関する。

（従来の技術） パルストアラシステムは、音響信号に関するドプラ効果
を使用した医用診断装置であり、被検体に超音波を照射
し、その結果１ｑられる反射ドプラ信号（ｉ信号、ｑ信
号）を各信号毎に例えば高速フーリエ分析装ｆｆ１（Ｆ
ＦＴ）等の周波数分析装置で周波数分析を行い、その結
果得られたスペクトラム像をＣＲＴ等の表示装置でモニ
タして各種情報を得るようになっている。パルスドプラ
システムによれば、例えば心臓や血行系等の動いている
被検体に関する情報を得ることができる。

第８図はパルスドプラシステムの従来例を示す構“成ブ
ロック図である。被検体から得られたドプラ信号は、ド
プラフィルタ１に入り不要な周波数成分が除去される。

ドプラフィルタ１の出力は、周波数分析部（例えばＦＦ
Ｔ）２に入り高速で周波数分析が行われ、分析結果は、
ＣＲＴ３上にスペクトラム像として表示される。操作者
は、このＣＲＴ３上に表示されたスペクトラム像を観察
することにより、或いは又、ドプラフィルタ１通過後の
信号をバッファアンプ４を介してスピーカ５で音声信号
として聴くことにより各種情報を得ることができる。ド
プラフィルタ１の周波数帯域。

ゲイン等は操作者が操作部６を操作することにより行う
。

この種の装置においては、ＦＦＴ２に入力するドプラ信
号の通路の周波数特性は所望の領域においてフラットで
あることが望ましい。各周波数においてゲインが等しく
ない場合、ＦＦＴ２の分析結果にノイズが発生したりし
て好ましくないからである。又、ドプラ信号の周波数分
析を行う場合、血流以外の軟部組織等に発生する、動き
が遅く且つ強烈な信号レベルを有する成分が共存してい
ると、これより信号レベルがはるかに小さく且つドプラ
シフト幅の大きいく即ちドプラ周波数の高い）；　　　
　　成分がマスクされて、認識１分析できないという１
　　　　　不都合が生６．。、：、）えあ、１、アう、
イ７．１゜は、ＣＷドプラ、パルスドプラの場合を問わ
ず、固定反射（クラッタ）除去用の強力なローカットフ
ィルタが含まれ、前記した低周波ｍ賊のピーク成分をカ
ットしている。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したドプラフィルタ１の低域カット特性は、従来、
操作者が操作部６を手動で操作して目的に応じた値（例
えばキャリア周波数を３ＭＨｚとすると、１００，２０
０，４００，８００Ｈｚ　）ｔ、：切換えているつそし
て、操作者は、ＣＲＴ３上のスペクトラム像をモニタし
ながら、或いはスピーカ５からの音を聴きながら操作部
６を操作してドプラフィルタ１のフィルタ特性を変えて
いる。例えば、低周波数成分が多ずぎる場合、或いは低
周波数成分が強くて高周波成分をマスクしている場合、
更には低周波数成分による飽和や歪によって妨害が生じ
ている場合は、低周波数域のカットを強化したり、カッ
ト周波数を更に高い方にもってくるという操作を行う。

このような操作を行う理由は、ドプラ信号が、クラッタ
も含め一般に低域はど高レベルであるからである。しか
しながら、やみくもに低域をカットしてしまうと、低周
波域に別の信号があった場合にもカットしてしまうとい
う不都合が生じる。

第９図（イ）は、従来のフィルタ特性を示す図である。

図において、縦軸はゲインを、横軸は周波数を示してい
る。従来のドプラフィルタのフィルタ特性は、図に示す
ように立上りが極めて急峻であるので、有効な信号成分
がカットされてしまう危険性がより高い。そこで、フィ
ルタ特性を第９図（ロ）に示すように傾斜のゆるいもの
にできれば、有効な信号成分が拾い上げられる可能性が
出てくる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、従来、手動により操作していたドプラフィルタの
最適化を自動化づ°ると共に、特に低域カットの特性を
信号の現状に合わせて適切なレベルに調節することがで
きるパルスドプラシステムを実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、被検体から得られ
るＩＢｉ波ドプラ信号を受けるものであってその周波ａ
特性とゲイン特性を外部から制御可能なドプラフィルタ
部と、該ドプラフィルタ部の出力を受けて高速の周波数
分析を行う周波数分析部と、該周波数分析部の分析結果
に基づいて前記ドプラフィルタ部に与えるフィードバッ
ク量を決定するフィードバック制卸部とにより構成され
、該フィードバック制御部からドプラフィルタ部にフィ
ードバック量を与えることにより該ドプラフィルタ部の
周波数特性及びゲイン特性を任意に可変できるように構
成したことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図である
。第３図と同一のものは、同一の番号を付して示す。図
において、１１は超音波ドプラ信号を受けるグラフィッ
クイコライザ、１２はＦＦＴ２の分析結果に基づいてグ
ラフィックイコライザ１１に最適なフィードバック量を
与えるフイードパツク制御部である。グラフィックイコ
ライザ１１は、入力信号の周波数特性及びゲインを、外
部からの制御信号に基づいて可変できるようになってい
る。このように構成された回路の動作を説明すれば、以
下の通りである。

被検体から得られた超音波信号は、グラフィックイコラ
イザ１１に入る。ここで、入力する超音波ドプラ信号と
しては、超音波ドプラ信号を方向分離した後のＬＳＢ　
（１−ｏｗ　　３ｉｄｅ　Ｅ３ａｎｄ　）　、或いはＵ
ＳＢ’　（Ｕｐｐｅｒ　　５ｉｄｅ　Ｂａｎｄ　）が選
択される。グラフィックイコライザ１１は入力ドプラ信
号の周波数帯域及びゲインを、フィードバック制御部１
２からのフィードバック信号（制御信号）に基づいて、
それぞれ最適な値に設定する。

第２図はグラフィックイコライザ１１の具体的な一構成
例を示す電気回路図である。図に示す回セ　　　路は７
バンドのグラフィックイコライザを示して；・″　い。

、７、アＦ　ｃｓ　２イア７８ッ１□８ッ７．よってａ
側（ブースト側）かｂ側（カット側）に切換えられるよ
うになっている。スイッチＳＷａ。

Ｓ　Ｗ　９は連動して動作し、接点がΔンになるかオフ
になるかでゲインの可変範囲を±６　ｄＢ或いは±１２
（１Ｂの２通りに設定することができるようになってい
る。Ｒａ　ｏ　、　Ｒａ　Ｉ　、　Ｒａｂ、　Ｒａｃハ
それぞれゲインを決定する抵抗、Ｒｂｔ乃至Ｒｂｔ及び
ＲＣ＋乃至ＲＣ？はそれぞれアッテネータを構成する抵
抗である。ｚｌ乃至ｚｌはそれぞれスイッチＳＷ＋−３
Ｗｖの共通接点がその一端に接地され、他端が接地され
た共振回路で、各共振回路はコンデンサ、コイル及び抵
抗の直列回路より構成されているつＵｌは入力信号Ｖ自
）を受ける演弊増幅器、Ｕｌはバッファアンプを構成す
る演算増幅器である。

このように構成された回路において、今スイッチＳ　Ｗ
　１〜Ｓ　Ｗ　ｔがブースト側に接続されているものと
する。第１のバンドのみの場合を考えると、図に示す回
路は第３図のようになる。第３図に示す抵抗の抵抗値及
びインピーダンスのインビーダ　　　　　（ンス埴とし
て識別信号をそのまま用いるものとすると、図に示す回
路のゲインＡｂ＋は次式で与えられる。

Ａｂ＋　　＝１＋（Ｒａｏ／（Ｒｂｔ　　＋Ｚ＋　　）
）Ａｂ＋の周波数特性は、中心周波数をｒｌとして第４
図に示すようなものとなる。

次に、スイッチＳ　Ｗ　ｓ〜Ｓ　Ｗ　ｖがカット側に接
続されているものとする。第１のバンドのみの場合を考
えると、第２図に示す回路は第５図のようになる。図に
示す回路のゲインを第３図の場合と同様にして求めると
、ゲインＡＣ，は次式で与えられる。

ＡＣ。

一１／（１＋（Ｒａ２／（ＲＣ＋＋Ｚ＋）））ＡＣ，の
周波数特性は、中心周波数をｆｌとして第６図に示すよ
うなものとなる。

第７図は前述の動作を繰り返すことにより求めた第２図
に示す回路の総合周波数特性を示寸図である。図におい
て、横軸は周波数（Ｈｚ　）を、縦軸はゲイン（ｄＢ）
をそれぞれ示している。ゲインが正の領域に描かれた波
形はブースト波形、ゲインが負の領域に描かれた波形は
カット波形である。何れも７バンドの周波数特性を示し
、ｆｌ。

ｆ２はそれぞれの波形の加算値を示している。尚、図に
示す特性はゲイン可変範囲±１２ｄＢの場合を示してい
る。このように、第２図に示すグラフィックイコライザ
によれば、外部からスイッチＳＷＩ〜ＳＷ９の切換状態
をコントロールすることにより、任意のバンドをブース
ト又はカットモードに設定することができる。従って、
図に示すグラフィックイコライザは外部からの制ｇｏ信
号により、その周波数特性及びゲインを任意に可変する
ことができる。

再び第１図の動作説明に戻る。グラフィックイコライザ
１１で所定の周波ｖｉ特性及びゲインが与えられた超音
波ドプラ信号はＦＦＴ２に入る。ＦＦＴ２に入る超音波
ドプラ信号は、例えば第７図ｆ２に示すようなカット特
性のグラフィックイコライザ１１部を通過することによ
り、低周波成分が除去され、所定の周波数帯域について
は振幅が一定の信号に変換される。従って、ＦＦＴ２側
では、低周波域に強烈な振幅レベルの成分があってもグ
ラフィックイコライザ１１のフィルタ効果により除去さ
れるので高域の信号成分がマスクされたりすることがな
く、正確な周波数分析が行える。

又、本発明によれば、第７図に示すように、フィルタ特
性のスロープ部を共振回路部のインピーダンス７１〜Ｚ
７の回路定数を所定の値に設定することにより、かなり
の程度に滑らかな特性のものにすることができる。従っ
て、従来装置の場合には失われるおそれのあった本来有
効な信号成分が救われ、有益な信号としてＦＦＴ２にか
けられることになる。この結果、ＦＦＴ２は・従来装置
の場合に比較してより正確な周波数分析を行うことがで
き、ＣＲＴ３上のスペクトラム像もより正確な情報を提
供する。

、　　　　　　　ＦＦＴ２（７）ｆｆｌｉ４ｔ１ｍＲ１
，ニア＜−ｇバｙ’）制■１　　　　１２に送られる。

該フィードバック制御部１２は、送られてきたＦＦＴ２
の分析データを内部基準データ或いは外部から入力され
る基準データと比較する。比較結果は積分器を用いて積
分され、或いは、マイクロプロセッサで積分演算が行わ
れる。

フィードバック制御部１２は、比較結果にλシづくフィ
ードバック最を決定し、グラフィックイコライザ１１に
与える。グラフィックイコライザ１１は、フィードバッ
ク制御部１２からの制御信号を受けて、最適な周波数特
性及びゲインを決定する。

この操作は第２図に示す回路を例にとれば、スイッチＳ
　Ｗ　ｓ〜ＳＷｓを所定の状態に切り換えることを意味
する。グラフィックイコライザ１１で最適な周波数特性
及びゲインが与えられると、入力超音波ドプラ信号は、
低周波成分が除去され、必要な周波数成分のみの信号に
変換される。従って、前述したように、ＦＦＴ２は正確
な周波数分析を行うことができ、正確な情報が得られる
。

上述の説明においては、周波数特性及びゲインを可変す
る手段としてグラフィックイコライザを用いたが、同様
の効果を奏するものであれば、他の種類の手段、例えば
アクティブフィルタの組合せ回路等を用いてもよい。又
、複数チャネルの超音波ドプラ信号を処理ける場合は、
グラフィックイコライザ部分のチャネル数を増やし、Ｆ
ＦＴを時分割で用いることにより対処することができる
。

又、グラフィックイコライザ１１のバンド数も第２図に
示すように７つである必要はなく、任意の数であっても
よい。バンド数を増やすと、更に広範囲の周波数特性及
びゲインを可変できるようになって都合がよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、周波数特
性及びゲインが可変のドプラフィルタ部を設け、該ドプ
ラフィルタ部の出力を周波数分析した結果に暴づいて前
記ドプラフィルタ部の周波数特性及びゲインを最適な愉
に設定することにより、ドプラフィルタ部の特性を自動
で設定することができる。更に本発明によれば、低周波
域にピーク成分が存在していＩζ場合でもこれをカット
或いは弱めることにより、高周波成分がマスクされるの
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図はグラフィックイコライザの具体的な一構成例を示す
電気回路図、第３図、第５図はその専価回路図、第４図
、第６図、第７図１１フイルタ特性を示す図、第８図は
従来例を示す構成ブロック図、第９図はフィルタ特性を
示す図である。 １・・・ドプラフィルタ ２−ＦＦＴ　　　　３・ＣＲＴ ４・・・バッフ１アンプ　５・・・スピーカ６・・・操
作部 １１・・・グラフィックイコライザ １２・・・フィードバック制御部 Ｒｂｔ〜Ｒｂ７．ＲＣＩ−ＲＣ７゜ Ｒａ　ｏ　、　Ｒａ　、　、　Ｒａｂ、　Ｒａｃ・・・
抵抗Ｓ　Ｗ　Ｉ〜Ｓ　Ｗ　９・・・スイッチＺｌ−２７
・・・共振回路 ＬＩｌ、Ｕ２・・・演算増幅器 特許出願人　横河メディカルシステム株式会社沼２図 帛４図 絶５図 話７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体から得られる超音波ドプラ信号を受けるものであ
   つてその周波数特性とゲイン特性を外部から制御可能な
   ドプラフィルタ部と、該ドプラフィルタ部の出力を受け
   て高速の周波数分析を行う周波数分析部と、該周波数分
   析部の分析結果に基づいて前記ドプラフィルタ部に与え
   るフィードバック量を決定するフィードバック制御部と
   により構成され、該フィードバック制御部からドプラフ
   ィルタ部にフィードバック量を与えることにより該ドプ
   ラフィルタ部の周波数特性及びゲイン特性を任意に可変
   できるように構成したことを特徴とする超音波ドプラシ
   ステム。