一种多普勒速度检测装置，是对速度测量对象物多次收发脉冲波、以接收回波信号为基础进行与所述速度测量对象物有关的速度分析的多普勒速度检测装置， 以下述方式构成：将以发送时刻的次序排列始自各脉冲发送时刻的经过时间相等的接收回波信号而成的接收回波时间序列信号，作为勒让德多项式的各成分进行展开，根据各展开系数的大小得到与所述速度测量对象物有关的速度信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过对生物体收发超声波检测出生物体内部的血流等运动的反射物来显示速度的分布或速度的空间分布的医疗诊断用的超声波多普勒血流计或血流描绘装置等超声波诊断技术。
技术介绍
在脉冲/多普勒装置中，向对象物多次收发脉冲状的超声波或电磁波等波，对于已接收的图1那样的多个回波信号，将以发送时刻的次序排列始自各脉冲发送时刻的经过时间相等的着眼时刻的信号而成时间序列信号，通过对该时间序列信号进行分析，得到与运动的物体有关的速度等信息。作为最普通的信号处理方法，是对这些接收信号进行正交检波，作为复数时间序列信号而进行分析。这样的脉冲/多普勒装置被广泛用作对生物体内部的血流等进行检测/描绘的超声波诊断装置、对雨云等进行检测/描绘的气象雷达、对飞行物体进行检测的航空雷达等。在反射物只存在一个的情况下，可以从上述的时间序列信号的相位旋转速度λΔΦ/Δt即带符号的角频率，按照下式容易地求出反射物接近或远离收发两用机的运送速度v。v＝λΔΦ/Δt/2π(1)在这里，λ是波长，Δt是脉冲发送的时间间隔，ΔΦ是相位旋转角。在接近的情况下，v的符号为正，在远离的情况下，v的符号为负。然而，在如上所述的实际的脉冲/多普勒装置的接收回波中，基于静止反射物的回波信号或所谓杂波信号的强度比基于目标运动反射物的回波信号的强度通常大几个数量级以上。为此，只通过单纯将(1)式的处理应用于上述的时间序列信号，无法检测出运动反射物。因此，实际的脉冲/多普勒装置抑制基于静止反射物的回波信号，在进行相对强调基于运动反射物的回波信号的被称之为MTI(Moving Target Indicator)处理的信号处理之后，进行速度的检测或分析。另外，在IEEE Transactions on Ultrasonics，Ferroelectrics，and FrequencyControl，Vol.42，927-937页(1995年)中，提出有多项回归滤波器(Polynomial Regression Filter)。这是通过在时间序列信号上顺次最小二乘拟合0次式(常数)、1次式、……、M次式，并消除拟合成分，除去原来的时间序列信号所具有的漂移(drift)成分的处理。作为MTI处理，最了解的处理是使用在时域以卷积积和表现的通常的低频截止滤波器的处理。该处理有下述的缺点。1)当使用输入N1个时间序列数据点的低频截止滤波器时，输入到后段的速度检测/分析处理部的数据点损耗(N1-1)个。2)难以获得锐截止特性的滤波器实际上，基于静止反射物的回波信号在时间轴上也并不是完全静止的，当中途的介质摇动或是医疗用超声波诊断装置时，因为血流以外的静止脏器的缓慢运动，进行漂移。因此，基于静止反射物的回波信号的频率成分不只是相位旋转速度为零的直流成分，还具有相位旋转速度不为零的低频成分，在保持基于运动反射物的回波信号的同时，需要将其除去的截止特性，上述2)成为问题。当从通过N次的收发信号得到的N点的时间序列信号进行速度检测/分析处理时，上述1)是指，如果使用该种类的滤波器，实际能用于速度检测/分析运算的数据点减小至(N-N1+1)。这在像医疗诊断用超声波血流描绘装置那样实时性非常重要的应用中，并不优选。作为解决该问题的处理，提出有上述的Polynomial Regression Filter(多项回归滤波器)。该处理是通过N点的输入时间序列信号乘以N×N的矩阵来表示。因此，作为输出信号，得到相同N点的时间序列信号，1)没有数据点的损耗。另外，其低频截止特性基于拟合的最大次数M的大小，2)与具有同等的截止频率的上述以往型滤波器相比，具有相当大的锐截止特性。不过，在通过多项式拟合/滤波器的处理的后段，当通过用上述(1)式表示的种类的以往方式，进行运动物体的速度的检测/分析时，问题是在截止频率的附近，速度运算误差比以往型滤波器大。为此，当对作为检测/分析结果的速度的精度有某种程度的要求时，通过多项式拟合/滤波器的锐截止特性，结果无法使用位于已延伸至低通的部分的频带的运动物体的信号。即，此时无法充分发挥上述2)的优势。
技术实现思路
因此，本专利技术鉴于现有的脉冲/多普勒装置具有的如上所述问题，实现在很好地对杂波信号进行严加区别的同时可以进行已抑制了误差的速度检测/分析的多普勒速度检测技术，另外，还提供使用了该技术的超声波诊断装置。本专利技术的目的在于从本质上解决上述课题，首先，关于截止杂波信号的MTI滤波器的功能和其必要性，试着进行深入考察。作为具体例子，考虑从N点的时间序列复数信号进行速度分析的情况。这样的作为脉冲/多普勒速度分析而使用的典型的时间序列复数信号，接收的回波信号乘以90°相位的不同的2个输送频率信号而得到一组信号，以虚数单位为系数线性结合上述得到的一组信号并作为复数信号，按照发送时刻的顺序排列该信号的以各脉冲发送时刻为基准的时相相等的部分而得到。在这样的离散时间序列信号所具有的频率或相位的分析中的常用方法是离散性傅立叶展开。具体而言，用表示频率的指数k＝-N/，……，0，……，N/2的复数正弦波系展开为排列成N＝1，……，N的时间序列信号。Cs(n，k)＝cos+jsin………(2)j是虚数单位。负的k对应于远离方向上的速度，正的k对应于接近方向上的速度。K＝±N/2是乃奎斯特极限，因此，没有正负区别，所以由(2)表示的(N+1)个复数正弦波函数中独立的函数为N个，它们形成了正交函数。假设反射物只存在1个且其在乃奎斯特极限范围的一定速度内运动的情况，作为运动速度的函数，计算通过上述展开得到的离散傅立叶展开系数，关于N＝8的情况，对其绝对值绘图如图2所示。横轴是以脉冲发送的时间间隔的倒数PRF(pulse Repetition Frequency)的2π倍为单位表示与运动速度对应的相位旋转速度。在图2中，重叠表示展开系数的8个函数进行图示，其中，通过区别线在图3和图4中表示其中的各4个。通过发送时间间隔的N倍的时间，以相位进行整数次旋转那样的运动速度，不是零的展开系数只有1个，其他的展开系数全都为零，非常好地进行速度分析。不过，以除此之外的相位旋转不是整数次的一般运动速度，各自的展开系数即使在距离横轴上峰值相当远的运动速度中，也具有峰值的1/10左右的大小的绝对值。这意味着作为速度分析计具有-20dB左右的远程串扰。当振幅比作为检测/分析对向的运动反射物回波更大的杂波信号进行漂移时，其出现严重问题。该问题是，通过应用基于海明(Hanning)函数那样缓慢上升下降的窗口函数的权重，可以很好地进行抑制，但不能从本质上解决。另外，该方法与大幅度损耗时间序列信号的数量一样，是出现不需要的效果、尤其是不适于时间序列信号的数量原本较少的情况下的方法。作为具体例，有作为以乃奎斯特极限的2/3的恒定速度运动的检测/分析对向的运动反射物，考虑具有其1000倍的回波信号的振幅的杂波信号以乃奎斯特极限速度的1/100进行偏移的情况。在图5中，表示作为此时的上述速度分析计的输出的速度频谱。作为检测/分析对象的运动反射物的波谱，被来自在零速度附近具有峰值的杂波信号的串扰成分所覆盖，在其输出波谱中不能检测出来。这是需要截止杂波信号的MTI滤波器的最本质原因。作为MTI而被众所周知的、在时域内以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：梅村晋一郎，东隆，林哲矢，
申请(专利权)人：株式会社日立医药，
类型：发明
国别省市：
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