JPS63154163A - 超音波cwドプラ血流計 - Google Patents

超音波cwドプラ血流計

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JPS63154163A
JPS63154163A JP61302178A JP30217886A JPS63154163A JP S63154163 A JPS63154163 A JP S63154163A JP 61302178 A JP61302178 A JP 61302178A JP 30217886 A JP30217886 A JP 30217886A JP S63154163 A JPS63154163 A JP S63154163A
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ultrasonic
low
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慎一 雨宮
石渡 健司
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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】 〔目次〕 概要。
産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 (第1図)作用 実施例 (al−実施例の説明 (第2図、第3図)(b)他の
実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 超音波を利用してドプラー効果によって血流速度を計測
するだめの超音波CWドプラ血流計において、A/Dコ
ンバータの前段に設けらレタローパスフィルタのカット
オフ周波数をゼロシフト値とCWドプラサンプル周波数
で制御することによって、S/Nの良い良質のドプラ信
号を得るようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超音波を生体に発信し、ドプラ効果を利用し
て血流速度、分布を検出する超音波CW(連続波)ドプ
ラ血流計に関し、特に、ゼロシフト機能を有するものに
おいて熱雑音を低減したドプラ信号を得ることのできる
超音波CWドプラ血流計に関する。
メディカルエレクトロニクスの進展に伴い、生体の各部
の血流速度や分布を計測して、診断に役立てる血流計が
広く利用されており、特に超音波を生体に発信し、ドプ
ラ効果による生体からの受信波の周波数シフト量から血
流の流速や分布を求める超音波CWドプラ血流計が市場
に提供されている。
このような超音波血流計では、S/Nの良い良質のドプ
ラ信号が得られるよう求められている。
〔従来の技術〕
第4図は従来技術の説明図である。
第4図(A)に示すように生体に接触するプローブは、
送信用5aと受信用5bのスプリットタイプの超音波ト
ランスデユーサ5で構成され、送信用トランスデユーサ
5aには、マスタークロック源1のマスタークロツタを
分周器2で分周して得たf c  (sin )の発信
周波数信号が送信アンプ3を介し与えられ、=力受信用
トランスデユーサ5bの受信信号は受信アンプ4を介し
直交検波器6に入力する。直交検波器6では、受信アン
プ4の受信信号を発信周波数信号f C(sin )と
、これと直交する信号f c (cos )で、いわゆ
るヘテロダイン検波し、発信周波数成分が零にシフトし
た信号成分を得る(ドプラ検出する)。直交検波スルの
はプローブに対して向ってくる血流の速度(to wa
rd )と、離れていく血流の速度(a way)の両
方を得るためである。この直交検波された信号(ドプラ
信号)は、バイパスフィルタ群7で低域がカットされる
。バイパスフィルタ群7のカットオフ周波数はマニュア
ルによって指定され、プローブによって測定すべき部位
(胸部、表面等)の壁面の振動による低域周波数成分を
除去するために設けられる。
そして、一般には複数個のバイパスフィルタを用窓し、
それらをCPU9の選択でアナログスイッチを選択する
ことによって行う。
バイパスフィルタ群7を通過した信号は、ローパスフィ
ルタ群8に入力する。ローパスフィルタ群8はA/D 
(アナログ/デジタル)コンバータ11のドプラサンプ
ル周波数Fsに応じたカットオフ周波数に設定され、必
要帯域外の信号を除去する。このローパスフィルタ群8
はA/Dコンバータ11のドプラサンプル周波数Fsに
応じCPU9によって選択される。
A/Dコンバータ11によってA/D変換された信号は
、FFT (高速フーリエ変換器)12によって時間軸
信号が周波数軸信号にフーリエ変換され、ドプラ、スペ
クトラムとして表示回路13を介し表示部(CRT)1
4に第4図(B)の如く横軸を周波数に、縦軸を強さと
して表示される。
横軸の周波数は、周波数シフト量であり、従って血流速
度に対応しており、血流の速度と分布が表示されること
になる。
このようなローパスフィルタ8のカットオフ周波数は一
般的にはナイキストの定理によって、サンプル周波数F
sに対し、F s / 2と決定される。
しかしながら、第4図(B)に示す場合には、表示領域
は中心周波数をOとした一F s / 2とFs / 
2との間となるから、血流速度が早い場合等において、
中心周波数をシフトして、例えば、表示領域を(−Fs
/2+Zr)と(Fs/2+Zr)とすることができる
ゼロシフト機能が設けられている。このZrをゼロシフ
ト値と呼び、マニュアルで設定されたゼロシフト値に応
じてCPU9がFFT12の解析スペクトラムの読み出
し開始アドレスを変えることによって行うことができる
このゼロシフト機能を利用して例えば、第4図(B)の
血流信号baの他bcも表示しようとすると、ローパス
フィルタ8のカットオフ周波数をF s / 2として
は、−F s / 2以下、FS/2以上のドプラ信号
が得られないため、第4図(C)に示す如(、ゼロシフ
ト値Zrのとりうる最大値F s / 2、− F s
 / 2を考え、ローハスフィルタ8のカットオフ周波
数をサンプル周波数Fsと同一とし、−FSからFsま
での信号を通過させるようにしていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、一般にFFT12の折り返し現象によっ
て、第4図(C)に示す如(Fsのドプラ解析周波数で
は、F s / 2からFsまでの信号成分は、−FS
/2から0までの帯域に折り返され、逆に−F s /
 2からOまでの信号はF s / 2からFsまでの
帯域に折り返され、−1i’ 3から−F s / 2
と、OからF s / 2の信号間でも同様である。
ゼロシフト機能は本来この現象を利用して−Fs / 
2からF s / 2のドプラ解析範囲であっても、こ
の領域外の信号成分をとり出せるようにしたものである
しかし、このことは逆に、ゼロシフトを行わない時に、
必要のない(−Fsから−F s / 2 )及び(F
S/2からFs)までの信号が入力されることになり、
第4図(C)の斜線で示す熱雑音(トランスデユーサの
抵抗成分に依存した取り去れない成分)が重畳され、S
/Nの悪いドプラ信号となってしまうという問題があっ
た。
本発明は、ゼロシフト機能のためローパスフィルタの帯
域を広くしても、折り返しによる熱雑音を低減して、S
/Nの良いドプラ信号を得ることのできる超音波CWド
プラ血流針を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理説明図である。
第1図(A)中、8は前述のローパスフィルタであり、
カットオフ周波数が可変なもの、15は周波数制御回路
であり、与えられたゼロシフト値Zr(!:CWドプラ
サンプル周波数Fsとに基いてローパスフィルタ8のカ
ットオフ周波数をFmに制御するものである。
〔作用〕
本発明では、従来ローパスフィルタ8のカットオフ周波
数を決定する要因が、CWドプラサンプル周波数Fsの
みであったのに対し、更にゼロシフト値Zrも要因とし
ている。
例えば、第4図(B)に示す如く、ゼロシフト値Zrが
表示領域に対する割合で示され、−0,5から0.5ま
での値をとるとすると、カットオフ周波数Fmは、 Fm=Fsx (0,5+ l Zr l)とすればよ
(、 ローパスフィルタ8の通過帯域は第1図(B)の如く、
制御され、ゼロシフト値Zrに応じFs/2からFsま
での範囲をとる。従って必要外の熱雑音を除去すること
が可能となる。
〔実施例〕
(al  一実施例の説明 第2図は本発明の一実施例構成図である。
図中、第1図及び第4図(A)で示したものと同一のも
のは同一の記号で示してあり、ローパスフィルタ8は1
チャネル分示しであるが、実際には、第4図(A)の直
交検波器6の出力が複素信号のため2チャネル分必要で
ある。
R1は入力抵抗、R2、R3は各々積分回路を構成する
抵抗、R4、R5はフィードバック抵抗、C1、C2は
各々積分回路を構成するコンデンサ、C3はフィードバ
ックコンデンサ、80はオペアンプ、81.83は電圧
制御アッテネータであり、入力端子を与えられた電圧に
対応するゲインで減衰させるもの、82.84はバッフ
ァアンプである。
150.151は各々レジスタであり、各々CPU8か
ら与えられる6ビツトのゼロシフト値Zr、6ビツトの
CWドプラサンプル周波数Fsを一時蓄えるもの、15
2はEPROM (イレーザブル・プログラマブル・リ
ードオンリーメモリ)であり、ゼロシフト値Zrとサン
プル周波数Fsに対応した前述の式によるカットオフ周
波数Fmにローパスフィルタ8が設定されるような電圧
値を格納しておくもの、153はD/A (デジタル/
アナログ)コンバータであり、EPROM152からの
8ビツトの電圧値をアナログに変換して電圧制御アッテ
ネータ81.83に出力するものである。
第3図は本発明の一実施例動作説明図である。
ローパスフィルタ8は、フィードバンク制御されたアッ
テネータ付積分回路が2段構成とされ、積分回路にフィ
ルタ機能を持たせる周知の電圧制御低周波通過フィルタ
で構成されている。
図示しないパネルからマニュアルにより入力されるゼロ
シフト値Zr、サンプル周波数1”sを、CPtJ8が
両レジスタ150,151にセットすると、EPROM
I 52より、Zr、Fsに基づき計算されたカットオ
フ周波数Fmに対応する電圧値が出力され、D/Aコン
バータ153でアナログに変換され、これが制御電圧と
して、ローパスフィルタ8の電圧制御アッテネータ81
.83に出力される。
従って、ローパスフィルタ8は周知の如く、第3図に示
す通り、制御電圧に応じてカットオフ周波数が変化し、
Zr、Fsに応じたカットオフ周波数Fmが得られる。
このため、ゼロシフト値Zrとサンプル周波数Fsに対
応した通過帯域をローパスフィルタ8に設定できるから
、不要な雑音を除いたS/Nの良いドプラ信号を得るこ
とができる。
これによって表示部のドプラ信号に不要な雑音が含まれ
ず、ゼロシフト機能を持ちつつ、これを実現でき、血流
分布、速度の精度の高い診断が可能となる。
(bl  他の実施例の説明 上述の実施例においては、CPU8の外に周波数制御回
路15も設けているが、CPU8にこれを実行させても
よい。
又、カットオフ周波数可変ローパスフィルタを第2図に
示すもので説明したが他の周知の外部制御型低域通過フ
ィルタを構成するものであってもよく、サンプル周波数
Fsに応じて第2図のものを複数用意してもよく、表示
部を出力としているが印刷部等信のものであってもよい
以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、超音波CWドプラ
血流計において、ゼロシフト機能をもっても、不必要な
雑音を除去することが可能となり、S/Nのよいドプラ
信号を得ることができるという効果を奏し、特に精度の
高いドプラ信号を要求される血流計に、便利なゼロシフ
ト機能を備えても、良質のドプラ信号かえられ、診断効
果の増大に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、 第2図は本発明の一実施例構成図、 第3図は本発明の一実施例動作説明図、第4図は従来技
術の説明図である。 図中、5−超音波トランスデユーサ、 6・−直交検波器、 8−・ローパスフィルタ、 11−A / Dコンバータ、 12・−・FFT。 15−・周波数制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 超音波を発信し且つ受信する超音波トランスデューサ(
    5)と、 該超音波トランスデューサ(5)の受信信号を直交検波
    する直交検波器(6)と、 該直交検波出力の高周波領域をカットするローパスフィ
    ルタ(8)と、 該ローパスフィルタ(8)の出力をCWドプラサンプル
    周波数でA/D変換するA/Dコンバータ(11)と、 該A/D変換出力をフーリエ解析し、ドプラスペクトラ
    ムを得るフーリエ変換部(12)とを有し、 ゼロシフト値に応じて該ドプラスペクトラムの周波数領
    域を可変に出力しうる超音波CWドプラ血流計において
    、 該ローパスフィルタ(8)のカットオフ周波数を、該ゼ
    ロシフト値及びCWドプラサンプル周波数とに基いて制
    御する回路(15)を備えたことを 特徴とする超音波CWドプラ血流計。
JP61302178A 1986-12-18 1986-12-18 超音波cwドプラ血流計 Granted JPS63154163A (ja)

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FR878717769A FR2608417B1 (fr) 1986-12-18 1987-12-18 Debitmetre sanguin a onde continue ultrasonore presentant un effet doppler

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