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JP3000823B2 - 超音波ドプラ血流計 - Google Patents

超音波ドプラ血流計

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Publication number
JP3000823B2
JP3000823B2 JP5137285A JP13728593A JP3000823B2 JP 3000823 B2 JP3000823 B2 JP 3000823B2 JP 5137285 A JP5137285 A JP 5137285A JP 13728593 A JP13728593 A JP 13728593A JP 3000823 B2 JP3000823 B2 JP 3000823B2
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JP
Japan
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switch
data
filter
blood flow
input
Prior art date
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Application number
JP5137285A
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JPH06343635A (ja
Inventor
尚 萩原
博 福喜多
森雄 西垣
嘉彦 伊藤
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/202,471 priority patent/US5419333A/en
Priority to EP94301977A priority patent/EP0628285B1/en
Priority to DE69431860T priority patent/DE69431860T2/de
Publication of JPH06343635A publication Critical patent/JPH06343635A/ja
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06Measuring blood flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8979Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
    • G01S15/8981Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds, e.g. wall clutter filter

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、医用分野において超音
波のドプラ現象を利用し、体内の血流を測定し、画像表
示を行う超音波ドプラ血流計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波のドプラ現象を利用し、生体中の
血流分布を色に対応させ、白黒の2次元断層像と重ね合
わせて表示を行う、超音波2次元ドプラ血流計(カラー
フロー装置)が知られている。装置の構成を図7に示
す。
【0003】送信部1は、プローブ2を介して超音波パ
ルスを照射する。照射された超音波パルスのエコーは、
同じくプローブ2により電気信号に変換され、受信部3
により増幅された後、位相検波部4により位相検波され
ドプラ偏移信号となる。位相検波部4からのドプラ偏移
信号はA/D変換器5によりディジタルデータに変換さ
れ、ウォールフィルタ6に入力される。このウォールフ
ィルタ6は、一般的には数次のFIR型フィルタもしく
はIIR型フィルタによって構成され、通常クラッタと
呼ばれる低周波信号成分である不要な体内組織からの信
号を除去する働きをする。図6に、2次のIIR型フィ
ルタにより構成されたウォールフィルタの一例の要部を
示す。このように構成されたウォールフィルタ6は、F
IR型フィルタにより構成される場合に比べて、より少
ない数の乗算器、加算器で同等の特性を実現できるとい
う特徴があり、フィードバック係数K1、K2を変化さ
せることによりカットオフ特性を柔軟に変化させること
ができる。ウォールフィルタ6によりクラッタを除去さ
れたドプラ偏移信号は、速度演算部7において、血流速
度が算出され、包絡線検波部8からのBモード信号とと
もにディジタルスキャンコンバータ(以降DSCと称
す)9に入力される。DSC9では、Bモード信号と血
流速度信号を混合し、モニタ10に2次元血流像が映出
される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波ドプラ血流計においては、より正確な血流情
報を得るためにはウォールフィルタ6に急峻な特性を持
たせることが望ましいが、その一方で大きな過渡応答が
発生し、このような過渡応答を含んだデータによっては
正確な血流情報を得ることはできない。このため、正確
に血流速度を演算するには過渡応答の影響を排除するた
めに、多くのデータを破棄しなければならず、そのため
速度演算部に送られるデータ点数が減り、平均回数が減
るので信号/ノイズ比の低下を招くという問題があっ
た。また、破棄データを補うためにデータサンプル数を
増やすためには、同一方向への音波の繰り返し送受信回
数を増やすこととなり、フレームレートが低下するとい
う問題があった。
【0005】本発明はこのような従来の問題を解決する
ものであり、ウォールフィルタの過渡応答を簡単なハー
ドウェアにより低減し、正確な血流情報が得られる優秀
な超音波2次元ドプラ血流計を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、クラッタを除去するウォールフィルタに
スイッチ手段を設け、このスイッチ手段を制御する制御
手段を備えたものである。
【0007】
【作用】本発明によれば、前記スイッチ制御手段によ
り、フィルタリングを行う際に、過渡応答の影響が大き
い1以上のデータが入力される間は前記スイッチ手段が
OFFとなるように制御し、過渡応答の影響が大きいデ
ータをスイッチ以降のフィルタブロックに伝達せずにフ
ィルタ処理を行うことができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例の構成を示す
ものである。図1において送信部1、プローブ2、受信
部3、位相検波部4、A/D変換部5、速度演算部7、
包絡線検波部8、DSC9、モニタ10の構成および動
作については、上述した従来例と同様であるので、その
説明を省略する。
【0009】本発明の特徴は、スイッチを有するウォー
ルフィルタ20、および前記スイッチを制御する制御部
30を備えたことにある。本発明の第1の実施例におけ
るウォールフィルタ20の詳細なブロック図を図2に示
す。ウォールフィルタ20は、制御部30により制御さ
れるスイッチ24を有しており、このスイッチ24に対
して、A/D変換部5からの入力側を前段、速度演算部
7への出力側を後段とすると、前段にはレジスタ23a
および直後の加算器21bによりZ変換を用いて表現さ
れるところの(1−Z-1)なる特性を有するフィルタ2
5を構成している。このフィルタ25は1次のFIR型
フィルタであり、フィルタ25からの出力データ列の1
番目のデータにのみ過渡応答を含み、2番目のデータ以
降には過渡応答の影響は含まれないという特性を持って
いる。この前段のフィルタ25の出力(加算器21bの
出力)は、後段のフィルタへの入力(加算器21cへの
入力)と本発明の特徴であるところのスイッチ24を介
して接続されている。
【0010】スイッチ24は、状態ONのとき入力線2
4aを出力線24bに接続し、状態OFFの場合は定数
ゼロを出力線24bに接続する。状態ON、OFFは制
御線24Cを介し制御部30により制御される。
【0011】図3に制御部30の発生する制御信号のタ
イミング例を示す。この例は、音波の同一方向への繰り
返し送受信回数を5回とした場合である。A/D変換部
5からのデータA1〜A5およびB1〜B5は被検体の
同一部位からのドプラ偏移信号データ列である。ここで
各データ列の1番目のデータ(A1およびB1)がフィ
ルタに入力される時にスイッチ24をOFFにし、2〜
5番目のデータ(A2〜5およびB2〜5)が入力され
る時はスイッチ24をONとする。
【0012】これによりスイッチ24以降の後段のフィ
ルタ回路には、1番目のデータが入力されている時は前
段フィルタ25でフィルタリングされた過渡応答が含ま
れるデータに代えてゼロが入力され、2番目以降は前段
フィルタ25でフィルタリングされた過渡応答の影響の
含まれないデータが入力される。
【0013】このように、上記第1の実施例によれば、
制御部30およびスイッチ24が前段フィルタ25の過
渡応答がなくなったデータを後段のフィルタに伝達する
ので速度演算部7に送られるデータに含まれる過渡応答
の影響をごくわずかにすることができる。
【0014】図4に本発明の第2の実施例におけるウォ
ールフィルタの詳細なブロック図を示す。図2の第1の
実施例のレジスタ23bにゼロクリア端子を設け、スイ
ッチ24がOFFとなるタイミングでレジスタ23bの
内容をゼロにクリアするものである。
【0015】図5にタイミング例を示す。各データ列の
1番目のデータがフィルタに入力される時にレジスタ2
3bの内容をゼロにクリアする。これにより掛け算器2
2a、22bの出力をゼロとし、前回のデータ列の影響
をフィードバックしないようにしている。
【0016】このように、前記第2の実施例によれば、
制御部30およびスイッチ24が前段フィルタ25の過
渡応答を抑えることに加え、各データ列の1番目のデー
タがフィルタに入力される時に後段のフィルタのレジス
タの内容をゼロにクリアすることで、より一層フィルタ
の過渡応答を小さくすることができる。
【0017】なお、前記第1および第2の実施例におい
て、前段のフィルタとしてフィルタ25に1次のFIR
型フィルタを用い、後段にはIIR型フィルタを用いる
ことにより、ウォールフィルタ20が構成されている
が、前段および後段にFIR型およびIIR型いずれの
フィルタを用いた場合であっても、本発明の利用は可能
である。
【0018】また、前段および後段のフィルタに数次の
フィルタを利用することも可能である。この場合、スイ
ッチ24をOFFにするタイミング、すなわちウォール
フィルタでフィルタリングを行う最初のm個目(mは整
数)までのデータが入力される間スイッチ24をOFF
とするものとして、このmの決定は以下のようにして行
う。まず前段にFIR型フィルタを直列に最大n個(n
は整数)配置している場合には、前段のフィルタに存在
するレジスタの数が直列方向に最大n個であり、出力デ
ータ列のn番目のデータまで過渡応答を含むことから、
m=nと決定することにより、速度演算部7に送られる
データに含まれる過渡応答の影響をごくわずかにするこ
とができる。また、前段にIIR型フィルタを有して構
成される場合には、前段における過渡応答は完全に無く
ならない一方で、過渡応答の影響があらかじめ計算やシ
ミュレーション等によって求められる。したがって、ス
イッチ24をOFFにするmの値は、前段において発生
する過渡応答を十分に除去しかつ破棄データ数を少なく
しうる値とし、あらかじめ制御部30にその値を指示す
ることにより設定することができる。さらにこのような
値は、超音波ドプラ血流計の動作中に実際の映像を確認
しながら任意に制御部30に指示することにより変更す
ることが可能である。
【0019】さらに、実施例1および実施例2におい
て、スイッチ24はウォールフィルタ20内に設けられ
るが、ウォールフィルタ20の外に設けてもよく、ウォ
ールフィルタと一体に構成されているか否かを問わず、
スイッチ24の前に、レジスタを有するフィルタが構成
されることによって、同一の効果を奏することができ
る。
【0020】
【発明の効果】本発明は、上記実施例より明らかなよう
に、前段のフィルタが発生する過渡応答を後段のフィル
タに伝達しないように制御するものであり、わずかなハ
ードウェアの追加によりウォールフィルタの過渡応答を
非常に小さく抑えることができるとういう効果がある。
これにより、ウォールフィルタに急峻なフィルタ特性を
設定した場合でも、破棄データをごくわずかにできるの
で、早いフレームレートで、信号/ノイズ比が良く、し
かも正確に血流速度を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における超音波ドプラ血
流計の概略ブロック図
【図2】本発明の第1の実施例におけるウォールフィル
タの詳細なブロック図
【図3】本発明の第1の実施例における制御部のタイミ
ング図
【図4】本発明の第2の実施例におけるウォールフィル
タの詳細なブロック図
【図5】本発明の第2の実施例における制御部のタイミ
ング図
【図6】従来の超音波ドプラ血流計におけるウォールフ
ィルタブロック図
【図7】従来の超音波ドプラ血流計のブロック図
【符号の説明】
1 送信部 2 プローブ 3 受信部 4 位相検波部 5 A/D変換器 6 ウォールフィルタ 7 速度演算部 8 包絡線検波部 9 ディジタルスキャンコンバータ 10 モニタ 20 ウォールフィルタ 30 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 嘉彦 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番 1号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−119850(JP,A) 特開 昭61−193650(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検生体中に送信した超音波パルスのエ
    コー信号からクラッタを除去するウォールフィルタと、
    このウォールフィルタに入力データの一部をカットする
    スイッチと、このスイッチを制御する制御手段とを設
    け、この制御手段が前記ウォールフィルタでフィルタリ
    ングを行う最初のm個目までのデータが入力される間は
    前記スイッチがOFFに、m+1個目以降のデータが入
    力される間は前記スイッチがONとなるように制御する
    ことを特徴とする超音波ドプラ血流計。
  2. 【請求項2】 ウォールフィルタは、データの入力側に
    (1−Z-1)なる特性を有した第1のフィルタを備え、
    入力データの一部をカットするスイッチを介して出力側
    の第2のフィルタとの接続を行い、被検生体の同一部位
    からの入力データ列の第1番目のデータがフィルタに入
    力される間は前記スイッチをOFFとし、第2番目以降
    のデータが入力される間は前記スイッチをONとするこ
    とを特徴とする請求項1に記載の超音波ドプラ血流計。
  3. 【請求項3】 スイッチの後段にデータレジスタが配さ
    れ、このデータレジスタは、前記スイッチがOFFの時
    ゼロクリアされることを特徴とする請求項1に記載の超
    音波ドプラ血流計。
JP5137285A 1993-06-08 1993-06-08 超音波ドプラ血流計 Expired - Lifetime JP3000823B2 (ja)

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US08/202,471 US5419333A (en) 1993-06-08 1994-02-28 Ultrasonic doppler blood flow meter apparatus
EP94301977A EP0628285B1 (en) 1993-06-08 1994-03-18 Ultrasonic doppler blood flow meter apparatus
DE69431860T DE69431860T2 (de) 1993-06-08 1994-03-18 Ultraschallgerät zur Blutströmungsmessung

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JPH06343635A JPH06343635A (ja) 1994-12-20
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ID=15195115

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