JPS63154165A - 超音波ドプラ血流計 - 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】 〔概要〕 超音波ドプラ血流計で、直交検波された信号を直接デジ
タル交換した後、フーリエ変換を行い表示するものにお
いて、デジタル変換された信号中の低周波成分を、その
信号経路中のいずれかのところで除去する必要がある。

本発明は１時間軸上及び周波数軸上の両方に分けてＨＰ
Ｆを設け、多重化して低周波成分を除去することにより
、一方のみによる除去の場合に発生する問題点を解決し
たものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、超音波ドプラ血流計に関するものであり、特
に低コストで高精度のハイパスフィルタ（高域′ａ過フ
ィルタ）ＨＰＦを構成する方式に関する。

従来の超音波ドプラ血流計では直交検波された信号をサ
ンプルした後、生体内壁からの反射に基づく低周波成分
をカントするためにアナログのＨＰＦを通し、その後Ａ
／Ｄ変換し１次にデータ長が有限であることにより生じ
るフーリエ変換誤差を軽減するためのウィンドウ処理を
してがらＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、スペクト
ラムを表示するのが主流であった。この場合、サンプル
・ポイントを多点にすると、アナログ処理のＨＰＦでは
、サンプル数だけの回路が必要となるため。

直交検波した信号を直接Ａ／Ｄ変換し、その後ＨＰＦで
低周波成分を除去する必要がある。

〔従来の技術〕

第４図は、従来の超音波ドプラ血流計の１方式の構成を
示したもので、１は直交検波器、２，３はＡ／Ｄ変換器
、４．５はウィンドウ回路、６はＦＦＴ回路、７はハイ
パスフィルタ（高域通過フィルタ）ＨＰＦである。

超音波トランスデユーサ（図示省略）で受信された超音
波信号は、直交検波器１で直交検波され。

Ｓｉｎ、　Ｃｏｓの直交信号成分がそれぞれ、Ａ／Ｄ変
換器２．３へ出力される。

Ａ／Ｄ変換器２，３は、それぞれアナログの入力信号を
デジタル信号に変換し、ウィンドウ回路４．５へ出力す
る。

ウィンドウ回路４，５は、ハミングやハニングなどのウ
ィンドウ関数を入力信号にがけ合ゎせる処理を行う。

ＦＦＴ回路６は、ウィンドウ回路４，５がらのウィンド
ウ処理された２つの直交信号に基づいて。

高速に複素フーリエ変換を行い、変換結果のスペクトラ
ムデータを出力する。

ＨＰＦ７は、デジタルフィルタ形式のものであり９人カ
スペクトラム中の生体内壁からの反射に対応する低周波
成分を周波数軸上で除去し、結果を出力する。なお周波
数軸上でフィルタ処理を行うデジタルフィルタは極めて
急峻なしゃ断特性を示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで第４図の方式では、生体内壁からの反射に基づ
く周波数成分が、ウィンドウ関数の影響により１周波数
軸上で血管内皿流からの反射に基づく高周波成分の領域
近くにまで拡散しくウィンドウ関数との積信号）、シか
もその信号レベルはかなり大きいため、ＨＰＦの性能が
良くとも。

ＨＰ　Ｆの除去周波数よりも高くなった高周波に拡散し
た積信号の除去はできないという欠点があった。

この点を改良するため、第５図に示すようにＨＰ　Ｆを
Ａ／Ｄ変換器２，３とウィンドウ回路４゜５との間にＨ
ＰＦ７’、ＨＰＦτとして挿入し、ウィンドウ処理前に
信号中の低周波成分を除去する方式が考えられた。

しかし第４図の方式では、ＨＰＦを時間軸上で構成しな
ければならず、しかも有限データ長を対象とするから、
必要とされる急峻なしゃ断特性をもった高次のデジタル
フィルタを実現しようとするのは極めて困難で１回路が
大型化し、コストも上昇するという別の問題が生じた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、超音波ドプラ血流計におけるハイパスフィル
タＨＰＦを１時間軸上と周波数軸上に分けて設け、それ
ぞれのＨＰＦの性能レベルを下げながら、総合的な性能
は目標レベルに達するようにするものである。

第１図は９本発明の原理を示す構成図である。

第１図において。

１は超音波トランスデユーサが受信した超音波信号を直
交検波する直交検波器である。

２．３は、直交検波された２つの超音波信号をそれぞれ
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。

４．５はそれぞれウィンドつ処理を行うウィンドウ回路
である。

６は、複素フーリエ変換により１時間軸上の信号を周波
数軸上の信号（スペクトラム）に変換するＦＦＴ回路で
ある。

８．９は、生体内壁からの反射に基づく低周波成分のレ
ベルを１時間軸上である程度まで減衰させる比較的低次
のデジタルフィルタ形式のハイパスフィルタＨＰＦであ
る。

１０は、フーリエ変換結果のスペクトラムから生体内壁
反射に基づく低周波成分を除去するデジタルフィルタ形
式による周波数軸上のハイパスフィルタＨＰＦである。

〔作用〕

第２図の（ａｌないしｆｆｌに示す動作例を用いて１本
発明の詳細な説明する。

第２図の（ａｌは、フィルタ処理およびウィンドウ処理
を何も行わない場合の入力超音波信号のスペクトラムで
あり、１１は生体内壁からの反射に基づく低周波成分、
１２は血流からの反射に基づく高周波成分を示す。

第２図の（ｂ）は、第１図中のハイパスフィルタＨＰＦ
８．９のフィルタ特性を示す。ＨＰＦ８，９は、第２図
のｆａｔにおける低周波成分１１をカットするように設
計される。しかし、低周波成分１１のレベルは、高周波
成分１２０レベルに匹敵する程度以上減衰できればよい
ため、フィルタのしゃ断特性はそれほど急峻である必要
はなく、比較的低次のフィルタ構成で実現できる。

第２図のｔｃ〕は、ＨＰＦ８．９を通過した後の信号の
スペクトラムを示す。低周波成分１１′のレベルは、（
ａ）の低周波成分１１に較べて減衰されている。

第２図の（ｄ＋は、第１図のウィンドウ回路４．５でウ
ィンドウ処理した結果の信号のスペクトラムであり、低
周波成分１１″の高周波側への拡がりは。

入力となる第２図（Ｃ）の低周波成分１１′がかなり減
衰されているため、第２図（ａ）の低周波成分１１によ
る場合に較べて小さく抑制される。

第２図の（Ｑ）は、第１図のハイパスフィルタＨＰＦＩ
Ｏのフィルタ特性である。第２図の（ｄ＋におけるスペ
クトラム上で低周波成分１１″をカントする急峻なしゃ
断特性をもつ。

第２図の（ｆ）は、ＨＰＦＩＯの出力におけるスペクト
ラムであり、低周波成分１１″がほぼ完全にしゃ断され
ている。

〔実施例〕

第１図に示されている本発明の原理に基づ〈実施例構成
は１図中の各ブロックに対応する既存の個別のハードウ
ェア回路を組合わせることによって実現できるが、ＭＰ
ｔＪあるいはＤＳＰ　（デジタルシグナルプロセッサ）
を用いても実現可能である。

第３図は、ＭＰＵあるいはＤＳＰを用いた場合の１実施
例構成を示したものである。

第３図において、２．３は第１図と同じＡ／Ｄ変換器、
１３はＭＰＵ、１４はＲＡＭである。

ＭＰＵ１３及びＲＡＭ１４は、第１図における４、５，
６．８，９．１０の各ブロックの機能を実現する。

ＲＡＭ１４内の１５ないし１９で示されるプログラムは
、これらの機能を実現するためのものであり、ＭＰＵ１
３によって実行される。

すなわち、１５は主制御ルーチンであり、全体の処理の
流れを制御する。１６ないし１９は関数ルーチンであっ
て、１６はＨＰＦ８，９の処理を行う時間軸ＨＰＦルー
チン、１７はウィンドウ回路４．５の関数処理を行うウ
ィンドウ関数ルーチン、１８はＦＦＴ回路６の処理を行
うＦＦＴルーチン、１９はＨＰＦＩＯの処理を行う周波
数軸ＨＰＦルーチンである。

このような実施例構成をとった場合、装置がコンパクト
化され、フィルタ特性を任意に変更できる利点が得られ
るが、各ＨＰＦルーチンによりステップ数が増加して、
実行時間が長くなるため。

ＭＰＵ１３およびＲＡＭ１４に高速動作可能なものを使
用することが必要となる。

〔発明の効果〕

本発明による超音波ドプラ血流計は、ハイパスフィルタ
ＨＰＦを３時間軸上と周波数軸上とに分けて設けたこと
により、比較的低次のＨＰＦを用いて、ＨＰＦで低周波
成分を確実容易に除去することを可能にする。またこれ
により、高品質低コストの超音波ドプラ血流針が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成図、第２図は本発明の作用
を示す動作例図、第３図は本発明の実施例構成図、第４
図および第５図はそれぞれ異なる従来例の超音波ドプラ
血流計の構成図である。 第１図中。 １：直交検波器 ２、ｌＡ／Ｄ変換器 ４．５：ウィンドウ回路 ６：ＦＦＴ回路 ８．９；ハイパスフィルタＨＰＦ １０：ハイパスフィルタＨＰＦ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フーリエ変換を用いてドプラ解析を行う超音波ドプラ血
   流計において、 入力された超音波信号を直交検波する直交検波器（１）
   と、 直交検波された超音波信号を直接デジタル信号に変換す
   るＡ／Ｄ変換器（２、３）と、 このデジタル信号の低周波成分を時間軸上で一定レベル
   以下に抑制するハイパスフィルタ（８、９）と、 ウィンドウ処理を行うウィンドウ回路（４、５）と、ウ
   ィンドウ処理出力を複素フーリエ変換してスペクトラム
   を求めるＦＦＴ回路（６）と、 スペクトラム中の低周波成分を周波数軸上で除去するハ
   イパスフィルタ（１０）とを縦続して構成したことを特
   徴とする超音波ドプラ血流計。