JPS61272036A - 平均流速測定装置 - 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】 〔概要〕 超音波による平均血流速を測定する装置であって、画面
操作を行う手段を付設することによって、ＭＦＬ　（平
均流速）計算回路に入力するデータを修飾できるように
し、平均流速計算の障害になるノイズ除去、折り返し画
像の修正を行うことができる。

〔産業上の利用分野〕

超音波を生体内に放射して、その反射波を受信してデー
タ解析を行い、体内組織を診断する超音波診断装置に係
り、特に心臓診断における血液の流速測定に関するもの
である。

心臓の診断の中でも、心臓弁の診断には血流の速度変化
を計測して弁の機能を判定する方法が行われている。

心臓内の血流は心臓の複雑な構造のために、複雑な速度
成分を含んでいるが、心臓弁の運動を診断する資料を得
るためには、これらの速度成分の計測値を総括して捕捉
し、機能を表現するのにその値の平均値、即ち平均流速
を求めている。

まず、超音波を観測点に集中してその反射波を受信し、
得られたデータを高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ変換
と称する）して、その時刻におけるパワースペクトルを
求める。

即ち、受信データを周波数成分に分割し、その周波数成
分毎の受信強度をスペクトル量として数値表現する。

観測点において超音波センサに近づく血流に対して、反
射波の周波数は送信周波数より大きく、遠ざかる血流に
対して小さくなる。

このような受信周波数成分と受信強度は、血流流速成分
とその成分強度に換算される。

従って、このパワースペクトルは流速成分の分布を示し
ており、そのまま画像表示することもできるが、その平
均値画像によってより普遍的表現を行うことができる。

そして、ＭＦＬ値を計算するにあたっては、電気的ノイ
ズなど計算結果に悪い影響を及ぼす因子をデータから取
り除いておく必要があり、あるいは受信周波数が予想範
囲をこえていた場合には、エリアシング（Ａ　Ｉｉａｓ
ｉｎｇ）現象のために画面上でＭＦＬ曲線の折り返しが
発生することがあって、観察するに具合が悪く、修正す
る必要がある。

従って、このような計測に不都合な因子を除去して、正
確な、しかも観察し易い画面表示するための画面操作が
できる流速測定装置が望まれている。

〔従来の技術〕

第４図は従来の流速測定器であって、超音波反射信号が
ＦＦＴ変換回路に入力され、パワースペクトルに変換さ
れて出力される。

このパワースペクトルは例えば予想流速の最大と最小の
間を１２８の流速成分に分割され、それぞれの流速成分
のスペクトル量で表されるデータとなってデータメモリ
に格納される。

このスペクトル量が表示制御部で輝度に変換されて表示
器に画像表示されるか、あるいはそのデータがＭＦＬ計
算回路でＭＦＬが計算され、その計算結果が表示部で画
像表示される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この従来の方式では、超音波反射波を超音波センサが受
信してＦＦＴ変換回路に入力するのに所定の信号レベル
を必要とする。

極めて微弱な信号をこの所定の信号レベルを得るために
アナログ増幅をするが、その際にノイズが混入するのが
避けられない。

混入したノイズは、画面上では輝点として表示されるこ
とになり、観測するのに極めて邪魔になる。

この対策としては自動ゲインコントロール（ＡＧＣ）に
よって、一定レベル以下の信号をノイズと見做して除去
したり、あるいは増幅したりする信号全体に対するフィ
ルタ処理であった。

このため第５図の点線に示すような一定のスペクトル成
分（周波数）を強く持つノイズのみを除去することはで
きなかった。

これらのデータを用いてＭＦＬ計算すると、そのノイズ
によってＭＦＬ曲線が本来の値をとらなくなってしまう
欠点が生じる。

また、ＦＦＴ変換でパワースペクトルに第６し］のよう
な折り返しくエリアシング）現象を生じる場合も同様に
、ＭＦＬ曲線が本来の値をとらなくなってしまう。

なお、第５図、第６図において、横（Ｘ）軸は時間の経
過を示し、縦（Ｙ）軸は周波数（即ち、流速）を示し、
各流速の成分量は輝度で表されるものである。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の平均流速測定装置の原理ブロック図を
示す。

第１図において、１は超音波反射波を受信する超音波セ
ンサ、２は超音波センサ１の受信信号をパワースペクト
ルに変換するＦＦＴ変換回路、３はパワースペクトルを
格納するデータメモリ、４はデータメモリ３からＭＦＬ
計算回路５に入力するデータを修飾する入力修飾回路、
６は表示器７の入力データを制御する表示制御回路、８
は画面操作部であって、表示器７の画面を観測して画面
の改修を行う操作入力を入力するキーボード８１を有す
る。

〔作用〕

データメモリ３に格納されているパワースペクトルは、
表示制御回路を介して表示器でディスプレイ表示される
が、このディスプレイ表示の画像にはノイズは輝点とな
って表示される。

混入するノイズは、通常一定周波数ノイズが多く、Ｙ軸
に直交する輝線で表れる。

この場合、画面操作部の入力キーボードからノイズの輝
線に相当する座標を入力することによって入力修飾回路
がＭＦＬ計算回路に入力するデータから指定されたデー
タを排除し、ＭＦＬ計算回路を介して表示されるＭＦＬ
の画像はノイズが除去された画像となる。

また、第６図のように、画像がエリアシングを生じ、折
れ返り画像となっている場合は二重線で示す領域Ａを入
力キーボードで領域指定して画面操作を行うと、二重線
内の領域Ａの画像が切り離されて、その領域の下限線が
画面の上限線に一致する位置まで垂直に移動し、上限線
で切断されていた表示曲線が接続された形となり、ＭＦ
Ｌ計算回路に入力するデータも修正曲線の値となって入
力する。

このように、画像操作部のキーボードがら所要のデータ
を入力することによって、ノイズを排除し、しかも観察
し易い画像に改修することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。

第２図は本発明のノイズ除去を行う入力修飾回路４の一
実施例であって、画像操作部８のキーボード８１から除
去するノイズ帯の指定を行う。

即ち、ノイズの存在する範囲をＹ座標、例えば（Ｙ　＋
　、Ｙ　ｚ）を指定すると、入力修飾回路４に入力され
る。

データメモリ３のある時刻のパワースペクトルの流速成
分Ｙ、と、スペクトル量り、が読み出され、入力修飾算
回路４に送出される。

入力修飾算回路４では、座標Ｙ、とノイズ区間（ｙ、−
Ｙｌ）とを比較回路４１で調べ、Ｙｌがノイズ区間に存
在する時には、スペクトルｔＤｉを取り込んでＭＦＬ計
算回路５に送出せず、ダミーデータ４２を送出するよう
マルチプレクサ４３を制御する。

なお、ダミーデータ４２はＭＦＬ計算に影響を与えない
値とする。

ノイズが除去されたデータはＭＦＬ計算回路５に送出さ
れることとなる。

ＭＦＬ計算回路５で流速成分Ｙ、とスペクトル量り、と
によって、ＭＦＬが次式で計算され出力される。

ＭＦＬ＝Σ　（Ｄｉ　　・Ｙ、）／ΣＤ４なお、この場
合、ｉ＝１〜１２８である。

出力されたＭＦＬは表示制御部６を介して表示器７でＹ
座標の１個の輝点として表示される。

従って、ＭＦＬは刻々変化する第７図のような曲線で表
示される。

次いで、パワースペクトル画像に生じたエリアシンク゛
を修正する回路の実施例を第５３図に示す。

画面の上限線よりはみ出した画像が下限線上に表れた場
合、トレース形式でキーボード８１で領域Ａを指定する
。

すると、入力修飾回路４の領域レジスタ４４に、時系列
的に格納されたパワースペクトルのアドレス各Ｘ座標で
のＹ座標値Ｙ、、、、、Ｙ、が、指定領域外Ｂには下限
線の座標Ｙ、が格納される。

ある時刻Ｘ、でのパワースペクトル量り、を、Ｙ；（ｉ
＝１〜１２８）を増加しつつ読み出しＭＦＬ計算回路５
にそのデータを送出する。

領域レジスタ４４には、Ｘｊ毎の閾値（Ｙ、、、、。

Ｙ、）が与えられているので、この閾値Ｙと読み出した
Ｙ、とを比較し、閾値Ｙをこえた時、Ｙ座標値を（Ｙ、
−Ｙ、）とする。

この判別を比較回路４１°で行い、マルチプレクサ４３
に指示する。

ＹＬはＹ座標値であるが、ドプラ周波数でもあり、また
流速成分でもある。

減算器４５によって、Ｙ、−Ｙイが計算され、より速い
流速成分として、第８図の計算模式図のように計算され
ることになり、計算されたＭＦＬは第９図のように表示
される。

以上、全流速成分についての平均値を計測する方式につ
いて説明したが、観測点に近づく流速、即ちトワード（
Ｔｏｗａｒｄ）流速と観測点から遠ざかる流速、即ちア
ウェイ　（Ａ　ｗａｙ）流速の各成分毎の平均流速を計
測する際も、同じように適用することができるのは云う
までもない。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、平均流速測定
に際して、ノイズ除去とエリアシングを生じた画像を表
示画面を観察しながら容易に改修でき、実用式には極め
て有用な測定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の平均流速測定測定の原理ブロック図、 第２図は入力修飾回路の一実施例、 第３図は入力修飾回路の他の実施例、 第４図は従来例、 第５図はノイズを含んだパワースペクトル図、第６図は
エリアシングが生じたパワースペクトルと改修領域設定
図、 第７図はノイズを除去したＭＦＬ図、 第８図はＭＦＬ計算模式図、 第９図は第６図のＭＦＬ図、 図において、 ｌは超音波センサ、 ２はＦＦＴ（高速フーリエ）変換回路、３はデータメモ
リ、　　６は表示制御部、７は表示器、　　　　　　８
は画面操作部、４１．４１’は比較回路、　　４２はダ
ミーデータ、４３はマルチプレクサ、　４５は減算器、
８１はキーボードである。 Ａ−Ｒシ’１ｆ４ｆｆアｏ−７Ｗ １）１　　図 ン１−ｑトタ珂角λ力４づト１≧チ６ゴＳ塙一つ−ス５
社ヅクツ第２因 ０例 ＠　４　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波の反射信号の解析によって得られる流速成
   分の分布を、時系列的に格納するデータメモリ（３）と
   、 該データメモリ（３）の内容から平均流速（ＭＦＬ）を
   計算するＭＦＬ計算回路（５）と、 前記データメモリ（３）の内容と前記平均流速（ＭＦＬ
   ）を画像表示する表示器（７）と、該表示器（７）への
   入力を制御する表示制御回路（６）とを備えた流速計測
   器において、 前記表示器（７）の画面操作を行う画面操作部（８）と
   、 該画面操作部（８）の出力によって、前記ＭＦＬ計算回
   路（５）の入力データを修飾する入力修飾回路（４）と
   を付設したことを特徴とする平均流速測定装置。
2. （２）前記表示器（７）の画面の指定された２つのＹ座
   標の範囲と前記データメモリ（３）の流速成分を表すＹ
   座標とを比較する比較回路（４１）と、該比較回路（４
   １）の出力によって、前記データメモリ（３）のデータ
   のスペクトル量と所定のダミーデータ（４２）のいずれ
   かを選択出力するマルチプレクサ（４３）とからなる前
   記入力修飾回路（４）を備えたことを特徴とする特許請
   求範囲第１項記載の平均流速測定装置。
3. （３）前記表示器（７）の画面の指定された領域境界の
   Ｙ座標と前記データメモリ（３）のデータのＹ座標とを
   比較する比較回路（４１’）と、 該比較回路（４１’）の出力によって、前記データメモ
   リ（３）のデータのＹ座標と最大Ｙ座標との差と、 前記データメモリ（３）のデータのＹ座標とを選択出力
   する前記マルチプレクサ（４３）とからなる前記入力修
   飾回路（４）を備えたことを特徴とする特許請求範囲第
   １項記載の平均流速測定装置。