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JP2648619B2 - 超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバイス - Google Patents
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JP2648619B2 - 超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバイス - Google Patents

超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバイス

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JP2648619B2 JP63167887A JP16788788A JP2648619B2 JP 2648619 B2 JP2648619 B2 JP 2648619B2 JP 63167887 A JP63167887 A JP 63167887A JP 16788788 A JP16788788 A JP 16788788A JP 2648619 B2 JP2648619 B2 JP 2648619B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバ
イスに関連し、これは遅延ラインを含むタイプのフィル
タ(今後「遅延ラインフィルタ」と規定する)を具えて
いる。
本発明によって固定エコーを除くデバイスは超音波エ
コーグラフィーを用いて血流の速度を測定し、イメージ
ングするために特に魅力的に使用することができる。
超音波エコーグラフで解決すべき血流の速度の測定と
イメージジングの一般的技術問題は生物組織(この場合
には管壁)の高い反射率によって生じた固定エコーの除
去であり、これは血液(赤血球)の反射率を40dBも超過
するものである。従って速度プロフィルの評価の前に不
可欠なことであるが、固定エコーを除くデバイスの使用
は処理すべき信号の動力学(dynamics)の低減および血
管の全断面にわたる流速の正確な測定のために必要なも
のであり、特に管壁の近傍で起り、従ってこれらの壁か
らの強い信号によってマスクされる低い速度の場合にそ
うである。
この一般的技術問題の解決法は例えばフランス国特許
出願第2580076号に与えられており、これは超音波エコ
ーグラフの固定エコーの除くデバイスを記載しており、
このデバイスはこの場合に零遅延を持つラインで並列に
なった1繰り返し周期に等しい遅延を持つラインから構
成された遅延ラインフィルタを具えている。それぞれ
(+1と−1)である加重係数がこれらのラインに適用
され、これは加重のあとで加算器によって加算される。
既知のフィルタはこのように2つの連続エコーグラフラ
イン間の差を形成する。これは原理上、固定組織によっ
て生成されたエコーの準完全減少(quasi−complete re
duction)となる。しかし、この技術は低い流速に対応
する信号がまた減衰されるという主な欠点を有してい
る。例えば、流速の関数としての上記のフィルタの応答
は、5kHzに達する繰り返し周波数と5MHzに達する伝送周
波数に対して、v=5cm/sに対応する信号が30dBだけ減
衰することを立証できる。
これは流速が最低である場合の測定、換言すれば管壁
の近くの測定を困難に、あるいは不可能にしている。し
かし、例えば動脈の研究・臨床診断(study and clinic
al diagnosis)に対しこれらの速度を知ることは非常に
重要である。
本発明によって解決すべき問題は超音波エコーグラフ
の固定エコーを除くデバイスを与えることであり、この
デバイスは低い血流速度、特に管壁の近傍において満足
すべき評価を行うことを可能にしている。本発明による
前述の技術問題の解決法は、このデバイスが一方ではT
がエコーグラフの繰り返し周期である各遅延(i−1)
Tを有するM個の並列ライン(i=1,…,M)、および他
方では上記のラインに印加された係数の和が零であるよ
うにM個のラインiを加重する手段、およびこのように
遅延されかつ加重されたラインiに対する加算器からな
る第1フィルタを具え、第1フィルタと同じ構造を有し
かつ第1フィルタに対して(M−1)Tだけ位相がずら
されている(dephased)少なくとも1つの第2フィルタ
が第1フィルタに並列に接続され、第2フィルタのパル
ス応答h2(t)が第1フィルタのパルス応答h1(t)
に、 h2(t)=h1((M−1)T−t) (1) のごとくリンクされていることからなっている。
フィルタの傾斜はその次数を増大することによって遮
断零(cut−off zero)について改良できることが知ら
れている。速度の測定にエコーグラフィーが適用される
場合、これは各遅延(i−1)Tを持つM個の並列ライ
ンiからなる遅延ラインフィルタを用いることにより、
2つの連続エコーグラフラインの代わりに、M個のライ
ンの処理を含むことが好ましい。固定エコーの除去を保
証するために、M個のラインはその和が零である係数に
よって加重される。引続いてすべてのラインは加算さ
れ、そのあとそれらは相関(correlation)、位相シフ
ティング等による速度評価回路(speed estimation cir
cuit)によって処理される。しかしこのタイプのフィル
タを用いると、調査中の流れの速度プロフィルと、同時
に高い影像速度(high image rate)のそれの正確な測
定を得ることは困難である。もしNが処理すべきライン
の数であり(典型的には、抹消血管に対してN=16、そ
して心臓に対してN=8)、そしてもしM個のラインが
固定エコーを除くためにフィルタに使用されているな
ら、実際にはN−M+1個のラインのみが速度の評価に
利用可能であろう。これは、処理すべき同じ数のライン
を維持するために、影像速度を減少することが必要とな
ろう。
本発明によるデバイスは同じモジュールを有する周波
数応答を有する次数M−1の2つのフィルタを具えてい
る。これは2つのフィルタの結合の基本条件である。周
波数応答H1(f)とH2(f)との間の関係は式(1)か
ら導かれる。
H2(f)=(f)exp(j2πf(M−1)T 従って |H2(f)|=|H1(f)| となる。
他方、N−M+1個の信号の代りに2(N−M+1)
個の信号が速度の評価に利用できる。これらの信号は完
全に無関係ではない。しかし非線形動作(1ビット相
関、位相シフト等)を持つ速度評価器(speed estimato
r)が使用されるなら、それにもかかわらずその利益は
実質的である。このように、処理すべきラインを実質的
に減少することなく、かつ撮像速度を減少することな
く、低い血流速度の満足すべき評価が得られよう。
本発明による実施例を添付図面を参照し、実例によっ
て今後詳細に説明する。
第1図は超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバ
イス10の線図を示している。このデバイスは一般に超音
波ビームの受信回路と速度評価器の間に配列されてい
る。第1図から分るように、固定エコーを除くデバイス
10は一方では各遅延(i−1)Tを持つM個のラインi
(i=1,…,M)から構成されている第1フィルタ100を
具え、ここでTはエコーグラフの繰り返し周期である。
この遅延は遅延ライン103を用いて得られる。他方、フ
ィルタ100はM個のラインiに対する加重手段1011,…10
1Mを具えている。固定エコーの除去を保証するために、
加重手段1011,…101Mによって上記のラインに印加すべ
き係数a1,…,aMの和は下に示すように零になっている。
最後に、加算器102はこのように遅延され加重された
ラインiの和を形成する。
フィルタ100のパルス応答h1(t)は、 となり、ここでδ(t)はディラック関数である。
エコーグラフの受信回路から発生するエコーグラフ信
号SI(t)に対するフィルタ100の応答は(ここでIは
対応する励起の階数である) によって与えられる。
第2図はフィルタ100の速度応答G(v)を示し、こ
こでMは3であり、係数a1,a2,a3はそれぞれ1,−1/2,−
1/2である。このフィルタはa1=1およびa2=−1であ
る次数1の対応フィルタよりも低い速度でもって高い感
度を有しているように見える。特に速度6cm/sにおいて
応答の利得は6dbに達する。
しかし、処理すべきN個の連続ラインについて(I=
1,…,N)、そのM個が固定エコーの除去に使用され、従
ってN−M+1個のみが速度の評価に効率的に役立つで
あろう。これは測定のより低い精度かあるいは影像速度
の低減を伴うかのいずれかとなる。
第1図から分かるように、固定エコーを除くデバイス
10は、第1フィルタ100に並列に接続された第2フィル
タ200を具え、これは第1フィルタ100と同じ構造を有し
ている。第2フィルタ200は第1フィルタ100に結合さ
れ、かつ(M−1)Tだけ位相がずらされており、その
パルス応答h2(t)は h2(t)=h1((M−1)T−t) (2) の如くh1(t)にリンクされている。
しかし、h2(t)が によって与えられ、ここで係数a′が加重手段201に
よって供給されているから、係数aiの間に1つの関数が
必然的に存在するように見える。例えば、もしMが3に
等しいなら、 h1(t)=a1δ(t)+a2δ(t−T) +a3δ(t−2T) h2(t)=a′δ(t)+a′δ(t−T) +a′δ(t−2T) である。式(2)は a′=a3 a′=a2 a′=a1 を意味している。
加算器202の出力で、フィルタ200によって供給された
信号は、 である。
第2フィルタ200の速度応答G(v)は第1フィルタ1
00のそれと同じである。それぞれ−1/2,−1/2,1に等し
い係数a′1,a′2,a′に対して、第2フィルタの速度
応答G(v)はこのように第2図の一点鎖線によって与
えられている。
前に示されたように式(2)が満足される場合に、2
つのフィルタ100と200は同じモジュール、従って同じエ
ネルギ応答を有する周波数応答を持つであろう。
本発明による固定エコーを除くデバイス10はこのよう
に2つのフィルタ100と200の共通速度応答G(v)およ
び共通エネルギ応答モジュールにそれぞれ等しい速度応
答およびエネルギ応答モジュールを有する単一フィルタ
として考えることができる。第1図に示された固定エコ
ーを除くデバイス10の利点は、フィルタ100と200の各々
が別々にそうであるように、それがN−M+1ラインの
代りに速度を評価する2(N−M+1)個のラインの処
理を可能にすることからなっていることである。
しかし、フィルタ100と200からの信号XI(t)とY
I(t)は、それらが同じ入力信号SI(t)に基づいて
形成されていると言う理由で無関係でないように見えよ
う。しかしながら、加重係数aiとa′が異なっている
と言う事実のためにそれらは異なっている。この差を考
慮に入れるために、信号XI(t)とYI(t)を処理する
速度評価器は非線形動作でなければならない。
第3図は本発明による固定エコーを除くデバイスがい
かにして速度評価器20に接続できるかを示している。フ
ィルタ100と200によってそれぞれ供給された信号X
I(t)とYI(t)は遅延ライン203によって繰り返し同
期Tだけ遅延され、従って一方では連続する信号X
I(t),XI-1(t)と他方では信号YI(t),Y
I-1(t)は同一の回路204によって処理できる。これら
の回路204は相関器であってもよく、これらの相関器は
相関関数CIとC′の抽出を可能にしている。そのよう
な相関器の一例はフランス国特許出願第8517851号で与
えられ、これはまたいかに相関関数の測定が関連流速の
決定を可能にするかを示している。最後に、これらの相
関関数CIとC′それ自体がI(I=1,…,N−M+1)
にわたって累積されるのみならず、またそれ自身の間
で、速度評価器の信号対雑音比を実質的に増大するアキ
ュムレータ205で累積される。
相関器の代わりに、回路204に位相シフトがまた使用
でき、2つのエコーグラフライン間の汚損(defacing)
は流速の関数である。
(要 約) 超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバイスであ
って、このデバイスは、 一方では各遅延(i−1)Tを持つM個の並列ライン
(i=1,…,M)(ここでTはエコーグラフの繰り返し周
期である)、他方ではM個のラインiに対する加重手段
(101i)(上記のラインに印加された係数(ai)の和は
零である)、およびこのように遅延されかつ加重された
ラインiに対する加算器(102)からなる第1フィルタ
(100)を具えている。本発明によると第1フィルタ(1
00)と同じ構造を有しかつ第1フィルタ(100)に対し
て(M−1)Tだけ位相のずれている少なくとも1つの
第2フィルタ(200)が第1フィルタ(100)に並列に接
続され、第2フィルタのパルス応答(h2(t))は h2(t)=h1((M−1)T−t) の如く第1フィルタのパルス応答(h1(t))にリンク
されている。
これは超音波エコーグラフによる血流速度の測定とイ
メージングに適用されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による固定エコーを除くデバイスの線図
を示し、 第2図は3つの点で固定エコーを除くためのデバイスの
速度応答の線図であり、 第3図は速度評価器への固定エコー除去デバイスの接続
を例示する線図を示している。 10……デバイス、20……速度評価器 100……第1フィルタ、1011〜100M……加重手段 102……加算器、103……遅延ライン 200……第2フィルタ、201……加重手段 202……加算器、203……遅延ライン 204……相関器回路、205……アキュムレータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】遅延ラインフィルタを具える超音波エコー
    グラフの固定エコーを除くデバイスにおいて、 該デバイスが、 一方ではTがエコーグラフの繰り返し周期である各遅延
    (i−1)Tを有するi=1,…,MであるM個の並列ライ
    ン、および他方では上記のラインに印加された係数
    (ai)の和が零であるようにM個のラインiを加重する
    加重手段(101i)、およびこのように遅延されかつ加重
    されたラインiに対する加算器(102)からなる第1フ
    ィルタ(100)を具え、 第1フィルタ(100)と同じ構造を有しかつ第1フィル
    タ(100)に対して(M−1)Tだけ位相がずらされて
    いる少なくとも1つの第2フィルタ(200)が第1フィ
    ルタ(100)に並列に接続され、 第2フィルタのパルス応答h2(t)が第1フィルタのパ
    ルス応答h1(t)に、 h2(t)=h1((M−1)T−t) のごとくリンクされていること、 を特徴とするデバイス。
  2. 【請求項2】Mが3に等しくかつ上記の係数a1,a2,a3
    それぞれ1,−1/2,−1/2であり、第1および第2フィル
    タのパルス応答が、 h1(t)=δ(t)−1/2δ(t−T) −1/2δ(t−2T) h2(t)=−1/2δ(t)−1/2δ(t−T) +δ(t−2T) であり、ここでδ(t)がディラック関数であることを
    特徴とする請求項1記載のデバイス。
JP63167887A 1987-07-09 1988-07-07 超音波エコーグラフの固定エコーを除くデバイス Expired - Lifetime JP2648619B2 (ja)

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