JPH05111486A - 超音波ドプラ診断装置 - Google Patents

超音波ドプラ診断装置

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JPH05111486A
JPH05111486A JP27558591A JP27558591A JPH05111486A JP H05111486 A JPH05111486 A JP H05111486A JP 27558591 A JP27558591 A JP 27558591A JP 27558591 A JP27558591 A JP 27558591A JP H05111486 A JPH05111486 A JP H05111486A
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JP
Japan
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output
signal
outputs
normalizer
amplitude
Prior art date
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Pending
Application number
JP27558591A
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English (en)
Inventor
Koichi Miyasaka
好一 宮坂
Takemitsu Harada
烈光 原田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ウオールモーションの影響をなくし、血流等の
みを表示する。 【構成】直交検波器4の出力をA/D変換器7a,7b
を介して取り込み正規化する正規化器8を設ける。正規
化により振幅情報が削除される。高域通過フィルタ9
a,9bにより正規化器8の出力の低域を減衰させ、減
衰量と周波数を対応付ける。減衰量の小さい信号を信号
選択器10により選択して血流等の速度演算に供する。
振幅が強大なウオールモーションによるドプラ成分の影
響を排除することができ、必要な血流情報が見やすく表
示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、血液等の反射体の運動
速度を検出する超音波ドプラ診断装置、特に血流を二次
元表示する二次元血流表示機能を備えた装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、超音波ドプラ診断装置が医療
の分野で用いられている。この種の装置は、超音波を生
体内に送波し、反射波の周波数のドプラ偏移を検出す
る。超音波を反射する物体が血液のように移動している
物体である場合、ドプラ偏移周波数はこの反射体の速度
に依存する。すなわち、超音波ドプラ診断装置は、生体
内の移動する反射体の速度情報を得て表示し、医療のた
め有意な情報を得る装置である。
【0003】また、このようにして得た情報は、医師が
直感的に理解でき、かつ、できるだけ見やすいよう表示
する必要がある。そのような表示を行うため、二次元表
示が可能な画像表示器が用いられる。
【0004】図6には、一従来例に係る超音波ドプラ診
断装置の構成が示されている。この装置は、本出願人に
よる特公昭62−44494号に開示されている二次元
血流映像装置とほぼ同様の構成である。
【0005】この装置は、生体1に当接する探触子2を
備えている。探触子2は、所定個数の圧電振動子を有し
ており、送受信器3により励振される。すなわち、送受
信器3からの所定繰返し周波数の信号に応じて探触子2
が超音波振動を発生させ、生体内の血流からの反射エコ
ーが送受信器3に電気信号として取り込まれる。
【0006】送受信器3の出力は、直交検波器4に取り
込まれる。直交検波器4は、反射エコーを互いに90゜
位相がずれた2種類の複素信号に変換する。このため、
互いに90゜位相がずれた参照信号5a,5bをタイミ
ング信号発生器12から取り込み反射エコーと混合する
ミキサ4a,4bを備えている。なお、タイミング信号
発生器12は、送受信器3に繰返し周波数をクロックと
して与える。
【0007】ミキサ4a,4bの後段には、それぞれ低
域通過フィルタ6a,6bが接続されている。ミキサ4
a,4bの出力には、反射エコーに係る電気信号と参照
信号5a,5bとの和周波数及び差周波数の成分が含ま
れているため、この従来例では、低域通過フィルタ6
a,6bにより差周波数の成分のみを取り出している。
この差周波数成分は、ドプラ偏移周波数の成分である。
【0008】直交検波器4の後段には、A/D変換器7
a,7bが設けられている。このA/D変換器7a,7
bは、前記差周波数の成分をデジタル信号に変換する。
A/D変換器7a,7bの後段に設けられている高域通
過フィルタ9a,9bは、いわゆるウオールモーション
フィルタである。ウオールモーションとは、心臓壁等の
運動をいい、この従来例の装置においては、比較的低い
周波数のドプラ偏移周波数を生じさせる。血流速度の測
定表示という目的からは、ウオールモーションによるド
プラ偏移周波数は不要であるため、この従来例では、A
/D変換器7a,7bそれぞれによるI,Qベクトル出
力からドプラ偏移周波数のうち低い周波数を除去するよ
うにしている。
【0009】更に、この従来例では、速度演算器11が
設けられている。速度演算器11は、高域通過フィルタ
9a,9bのI,Qベクトル出力に基づき血流の運
動速度を求め、デジタルスキャンコンバータ14に供給
する。
【0010】この運動速度演算は、例えば、次のような
アルゴリズムに従って行われる。
【0011】まず、速度演算器11は、以下の式により
R及びIを演算する。
【0012】 R=x1x2+y1y2 =4sin 2 (2πfdT/2) cos(2πfdT) I=x2y1−x1y2 =4sin 2 (2πfdT/2) sin(2πfdT) ただし、繰返し周期をT、ドプラ偏移周波数をfd、高
域通過フィルタ9aの出力をx1、高域通過フィルタ9
bの出力をy1、Tだけ遅延させた高域通過フィルタ9
aの出力をx2、Tだけ遅延させた高域通過フィルタ9
bの出力をy2、としている。
【0013】次に、このようにして求められた偏角ベク
トルR及びI(又は雑音除去のためのR及びIの平均
値)に基づき、偏角tan -1(I/R)が求められる。こ
れは、例えば、I、Rの値と偏角の値とを対応付けるテ
ーブルを格納したROM等を参照して実行できる。偏角
は、ドプラ偏移周波数fdに比例する値となる。ドプラ
偏移周波数fdは、完全にウオールモーションの影響が
除去されていれば、血流速度を表す情報となる。
【0014】一方、送受信器3から出力される反射エコ
ーに係る電気信号は、検波器13に供給される。検波器
13は、当該信号を検波して、信号出力する。この信号
は、白黒断層画像を表しており、デジタルスキャンコン
バータ14に供給され二次元的にマッピングされる。こ
れにより、画像表示器15における表示が行われる。こ
こに、速度演算器11の出力を用いることにより、血流
分布を連続的に測定しかつ表示することが可能である。
例えば、速度情報に応じて画面に着色することができ
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波ドプラ診断装置においては、ウオールモーション
の影響が完全には除去されないという問題点があった。
これは、ウオールモーションによるドプラ成分は振幅が
強大であることによる。
【0016】従って、従来の装置では、ウオールモーシ
ョンの影響が表示画像に現れることがあった。例えば、
心臓壁等の構造物が、画面上において色がついて現れる
ことがあった。このような現象は、医師にとって臨床上
不要な情報であり、極端な場合には、血流よりも目立つ
ことがある。
【0017】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ウオールモーショ
ンの影響を排除し、臨床上必要な血流情報のみを表示で
きる超音波ドプラ診断装置を提供することを目的とす
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、直交検波器の出力信号の振幅を正
規化して出力する正規化器を高域通過フィルタに前置
し、高域通過フィルタの後段に高域通過フィルタの出力
から所定値以下の振幅の信号を除去して出力する信号選
択器を設け、速度演算器に信号選択器の出力を供給して
運動反射体の速度に対応する情報を出力させることを特
徴とする。
【0019】
【作用】本発明においては、直交検波器の出力信号の振
幅が正規化器により正規化される。すると、正規化器の
出力信号には、振幅情報が含まれなくなり、位相(周波
数)情報のみが残る。これを高域通過フィルタに供給す
ると、低い周波数成分が減衰する。このとき、高域通過
フィルタの特性が既知であれば、減衰量から周波数を知
ることができる。すなわち、周波数が減衰量と対応付け
られる。本発明においては、このような高域通過フィル
タの出力を信号選択器に供給するようにしている。信号
選択器は、振幅が小さい信号を除去するので、結果とし
て、低い周波数の成分が除去されることになる。このよ
うにすると、ドプラ成分の振幅にかかわらず、低い周波
数成分が除去される。すなわち、ウオールモーションの
影響が顕著に除去される。
【0020】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図6に示される従来例と同様の
構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【0021】図1には、本発明の一実施例の構成が示さ
れている。この実施例は、A/D変換器7a,7bの後
段に正規化器8を設け、正規化器8の出力であるI´及
びQ´ベクトルを高域通過フィルタ9a又は9bに供給
し、高域通過フィルタ9a,9bと速度演算器11との
間に信号選択器10を設けた点を特徴としている。
【0022】図2には、正規化器8の構成が示されてい
る。
【0023】この図に示されるように、正規化器8は、
振幅演算器100、正規化演算器101a,101b、
コンパレータ102、スイッチ103a及び103bか
ら構成されている。振幅演算器100は、A/D変換器
7a及び7bから出力されるI,Qベクトルを取り込
み、振幅(I2 +Q2 1/2 を演算する。正規化演算器
101a,101bは、それぞれI,Qを振幅(I2
2 1/2 で除する。これにより、I,Qが正規化され
る。コンパレータ102は、振幅(I2 +Q2 1/2
設定値VTH1と比較し、前者が大きい場合にのみ、す
なわち入力されたI,Qが雑音でないと見なせる場合に
のみ、正規化演算器101a,101bそれぞれの後段
に設けられたスイッチ103a及び103bを閉じる。
この結果、振幅(I2 +Q2 1/2 が設定値VTH1
り大きいときには正規化演算器101a,101bによ
り得られた正規化後の値I´,Q´が出力されることに
なり、振幅(I2 +Q2 1/2 が設定値VTH1より小
さいときには0が出力される。 正規化器8の出力I
´,Q´は、高域通過フィルタ9a,9bに入力され、
低域が除去される。この実施例の場合、高域通過フィル
タ9a,9bは、図3に示されるような特性を有してい
る。すなわち、超音波ビームの繰返し周期をTとして表
すと、高域通過フィルタ9a,9bは周波数1/2Tに
おいて0dBの減衰量を有し、周波数fTHにおいて減
衰量AdBとなるよう特性が設定されている。先に述べ
たように、正規化器8の出力は正規化されているから、
高域通過フィルタ9a,9bからの出力レベル、すなわ
ち高域通過フィルタ9a,9bにおける減衰量により、
高域通過フィルタ9a,9bの出力I,Qの周波数
を知ることができる状態となる。
【0024】高域通過フィルタ9a,9bの出力I
は、信号選択器10に入力される。図4には、信号
選択器10の構成が示されている。この図に示されるよ
うに、信号選択器10は、振幅演算器200、コンパレ
ータ201、スイッチ202a及び202bから構成さ
れている。振幅演算器200は、高域通過フィルタ9
a,9bの出力I,Qから振幅(I 2 +Q 2
1/2 を演算する。コンパレータ201は、振幅(I 2
+Q 2 1/2 を所定値VTH2と比較し、前者が大の
場合にのみスイッチ202a及び202bをオンする。
このスイッチ202a及び202bは、それぞれ高域通
過フィルタ9a,9bの出力I,Qの速度演算器1
1への出力を開閉するよう設けられている。従って、ス
イッチ202a及び202bがオンすると、高域通過フ
ィルタ9a,9bの出力I,QがI´,Q´
して速度演算器11に与えられる。また、スイッチ20
2a及び202bがオフすると、0がI´,Q´
して速度演算器11に与えられる。図5に示されるよう
に、高域通過フィルタ9a,9bによる減衰前のI´,
Q´は複素座標系で単位円上に位置し、減衰後のI
は単位円の内部に位置することとなる。このI
により定まる振幅(I 2 +Q 2 1/2 が所定値
TH2より小さい場合、例えば図5の斜線部内にある
場合には、速度演算器11には0が入力される。
【0025】この結果、速度演算器11は、振幅(I
2 +Q 2 1/2 が所定値VTH2より小さい信号につ
いては速度に係る情報を演算出力せず、大きい信号につ
いてのみ演算出力することとなる。高域通過フィルタ9
a,9bにおいて、低い周波数の成分は大きく減衰して
いるため、速度演算器11により処理される信号はドプ
ラ成分のうち比較的高周波のドプラ成分に係る信号のみ
となる。この結果、周波数が低いウオールモーションに
係るドプラ成分が速度表示に影響を与えることがなくな
る。また、正規化を行っているため、振幅情報が除去さ
れているので、ウオールモーションに係るドプラ成分の
強大な振幅によって影響を受けることもなくなる。
【0026】このように、本実施例によれば、ウオール
モーションの影響がなく、臨床上必要な血流情報のみを
表示できる。
【0027】なお、この実施例においては、速度演算器
11として特公昭62−44494号に記載されたもの
を前提としていたが、これ以外のものであっても構わな
い。すなわち、ドプラ偏移周波数に基づき画像により速
度表示を行うものであれば良い。また、高域通過フィル
タ9a,9bの特性は、ウオールモーションに係る周波
数を明瞭に他の帯域と区別するように設定されていれば
良い。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直交検波器の出力を正規化した後低域を減衰させ、減衰
量が小さい信号のみ速度演算を行うようにしたため、強
大な振幅を有するドプラ成分の影響を排除して速度の画
像表示を行うことができる。この結果、ウオールモーシ
ョンの影響を排除することが可能になり、臨床上必要な
血流情報のみを表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る超音波ドプラ診断装置
の構成を示すブロック図である。
【図2】この実施例における正規化器の構成を示すブロ
ック図である。
【図3】この実施例における高域通過フィルタの特性を
示す図である。
【図4】この実施例における信号選択器の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】この実施例における高域通過フィルタの入出力
の関係を示す複素平面図である。
【図6】一従来例に係る超音波ドプラ診断装置の構成を
示すブロック図である。
【符号の説明】
2 探触子 3 送受信器 4 直交検波器 8 正規化器 9a,9b 高域通過フィルタ 10 信号選択器 11 速度演算器 12 タイミング信号発生器 13 検波器 14 デジタルスキャンコンバータ 100,200 振幅演算器 101a,101b 正規化演算器 102,201 コンパレータ 103a,103b,202a,202b スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定方向に沿って走査しつつ生体内に存
    する血流等の運動反射体に超音波ビームを送波し、運動
    反射体からの反射エコーを受波して電気信号として出力
    する送受波手段と、 前記反射エコーに係る電気信号を検波し白黒断層画像を
    表す信号を出力する検波器と、 前記反射エコーに係る電気信号を互いに直交しドプラ偏
    移周波数を有する2種類の信号に変換し出力する直交検
    波器と、 直交検波器の出力信号の振幅を正規化して出力する正規
    化器と、 正規化器の出力から所定値以下の周波数の成分を除去し
    て出力する高域通過フィルタと、 高域通過フィルタの出力から所定値以下の振幅の信号を
    除去して出力する信号選択器と、 信号選択器の出力に基づきドプラ偏移周波数を演算し運
    動反射体の速度に対応する情報を出力する速度演算器
    と、 検波器の出力信号と速度演算器の出力情報とに基づき、
    白黒断層画像に運動反射体の速度に応じて色付けを行い
    表示する表示手段と、 を備えることを特徴とする超音波ドプラ診断装置。
JP27558591A 1991-10-23 1991-10-23 超音波ドプラ診断装置 Pending JPH05111486A (ja)

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Cited By (4)

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